姚春新
物理問題千變?nèi)f化,在形式和求解方式上都有各種各樣的不同。如今增強(qiáng)學(xué)生綜合素質(zhì)的呼聲越來越高,在物理問題的解決過程中充分應(yīng)用數(shù)學(xué)方法,可以加強(qiáng)學(xué)生的綜合能力,鍛煉學(xué)生對所學(xué)知識的靈活運(yùn)用。數(shù)學(xué)知識對于物理學(xué)科不僅是運(yùn)算工具,更重要的是對物理概念的理解和物理定律的推導(dǎo),合理運(yùn)用數(shù)學(xué)方法,可以在物理問題中發(fā)散抽象思維和進(jìn)行科學(xué)推理,培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成正確、科學(xué)的物理學(xué)科學(xué)習(xí)習(xí)慣,提高其物理學(xué)習(xí)能力。
一、數(shù)學(xué)方法應(yīng)用在物理教學(xué)中的必要性
物理學(xué)科可以對邏輯思維能力展開多重鍛煉,正確的學(xué)習(xí)方法可以大幅度提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力。物理問題思路復(fù)雜,解題方式多樣,如果用單一的固定思維來思考和研究問題的話,很可能會在某個(gè)步驟上卡殼。所以在日常教學(xué)中,教師要訓(xùn)練學(xué)生對物理問題進(jìn)行全方位的思考和分析,將物理方法和數(shù)學(xué)方法進(jìn)行結(jié)合,對問題進(jìn)行多個(gè)角度的剖析,長此以往就可以鍛煉學(xué)生的多層次、多角度分析問題的能力,克服其孤立思考、表面思考的缺點(diǎn),加強(qiáng)物理學(xué)科的學(xué)習(xí)能力。數(shù)學(xué)方法在物理問題的解決中具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢,它可以將所有的自然現(xiàn)象和科學(xué)現(xiàn)象都抽象成數(shù)學(xué)模型,對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行合理分析,將物理的極限思想用數(shù)字和模型轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)運(yùn)算思想,就能夠靈活地解決復(fù)雜的物理問題。
二、數(shù)學(xué)方法在物理教學(xué)中的具體應(yīng)用策略
1.用方程式來表達(dá)物理關(guān)系,解決物理問題。
在學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生往往會使用方程式來表達(dá)數(shù)學(xué)關(guān)系,但是對于物理卻不知從何下手。所以教師在日常教學(xué)實(shí)踐中,應(yīng)該高度重視這部分內(nèi)容,加強(qiáng)學(xué)生的練習(xí)和實(shí)踐,針對怎樣將物理關(guān)系式與數(shù)學(xué)方程概念有機(jī)結(jié)合的問題,進(jìn)行大量訓(xùn)練,讓學(xué)生深刻理解數(shù)學(xué)方程式和物理關(guān)系式的本質(zhì)意義。物理關(guān)系式就是在數(shù)學(xué)方程式的基礎(chǔ)上賦予其實(shí)際意義,解決實(shí)際問題。所以在日常訓(xùn)練中,教師要引導(dǎo)學(xué)生積極建設(shè)物理情景,將數(shù)學(xué)公式充分融合進(jìn)去,讓學(xué)生明白物理平衡式兩端的具體物理概念與意義,再將其轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)形式進(jìn)行靈活求解。通過多次例題分析、講解,學(xué)生就會在潛移默化中加強(qiáng)數(shù)理結(jié)合能力,從而培養(yǎng)其理解、掌握和運(yùn)用所學(xué)知識的能力。
2用數(shù)學(xué)方式來表達(dá)物理問題,靈活運(yùn)用字母和數(shù)字。
在剛開始接觸物理時(shí),學(xué)生往往對物理符號所表達(dá)的概念不是很清楚,對于不同的物理公式和物理量所表達(dá)的含義不能快速理解,做題時(shí)就容易公式變形出錯(cuò),從而計(jì)算不出結(jié)果。在高一物理的課堂教學(xué)中,教師可以引導(dǎo)學(xué)生首先學(xué)會“讀題、標(biāo)量、選公式”的思考順序,在熟悉題目的同時(shí)進(jìn)行初步分析,標(biāo)出已知量和未知量,再根據(jù)題目選擇相應(yīng)的公式進(jìn)行求解。教師在講解物理題目的過程中,要讓學(xué)生明白物理公式和數(shù)學(xué)知識對于解題同樣重要,對于物理量和字母之間的關(guān)系,要在熟悉題目的一開始就明確寫出,防止混淆。學(xué)生如果能夠充分掌握數(shù)學(xué)知識,就可以使用方程式將物理關(guān)系靈活地表達(dá)出來,加強(qiáng)其對符號的認(rèn)識,避免因?yàn)榉赋跫夊e(cuò)誤而失去相應(yīng)分?jǐn)?shù)。
3.等量代換物理單位,用數(shù)學(xué)單位替代物理單位。
高一學(xué)生處于剛從初中升到高中的跨越時(shí)期,對于陡然提升難度的物理學(xué)科,其接受能力普遍較差,在單位的換算方面大部分學(xué)生更是難以理解。針對這一部分學(xué)生,教師在教學(xué)課堂中就要著重傳授單位換算的計(jì)算方法和度量轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn),讓學(xué)生理解物理學(xué)科中的單位轉(zhuǎn)換的本質(zhì)就是數(shù)學(xué)中的等量代換思想。針對此類問題,教師要有目的地對學(xué)生進(jìn)行大量鍛煉,讓學(xué)生對換算關(guān)系加深記憶,理清數(shù)學(xué)和物理單位各自的適用范圍,用分式的性質(zhì)來解決物理問題。
4.利用函數(shù)圖像表達(dá)物理意義,加快學(xué)生理解。
在數(shù)學(xué)問題中,函數(shù)圖像是一種十分直觀的表達(dá)方式,它可以將復(fù)雜、雜亂的數(shù)字用關(guān)系式結(jié)合在一起,用簡單、易懂的方式表達(dá)出來。在物理問題中,物理規(guī)律和物理量之間的關(guān)系也可以用具體的函數(shù)圖像來表達(dá)。但是目前,大部分學(xué)生對于函數(shù)圖像意義和物理量之間的關(guān)系還是沒有清晰的認(rèn)知,不能將函數(shù)圖像與物理知識緊密聯(lián)系、正確對應(yīng)出來。所以在實(shí)際教學(xué)中,教師就要對此部分內(nèi)容進(jìn)行明確講解,首先要讓學(xué)生掌握橫、縱坐標(biāo)所代表的物理量意義,然后再分析該圖像所蘊(yùn)含的物理含義。
運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題,就要將數(shù)學(xué)思維方式與物理思維方式進(jìn)行充分融合,教師在教學(xué)過程中要多方面鍛煉學(xué)生,提高他們對于數(shù)理結(jié)合的理解和掌握程度,從而推動(dòng)我國教育事業(yè)的發(fā)展。
(作者單位:福建省莆田錦江中學(xué))