高中物理教學培養學生應用數學能力的方法與實踐論文

高中物理教學培養學生應用數學能力的方法與實踐論文

　　高中物理主要學習牛頓的經典力學，要求學生掌握基本的幾何學作圖分析、求解方法、矢量分析及初步微積分等�？梢哉f學生學習物理前需要做好較長時間的數學不準備，只有掌握一定的數學知識才能進入物理學習。物理教學中培養學生應用數學解決問題的能力，有助于幫助學生構建合適的數學模型思維能力與解題思維能力，本文就此展開相關論述。

　　一、高中物理重要性分析

　　高中階段物理為必修學科，其主要內容為研究物質結構與物體運動規律。學生通過物理學習認識知識，而物理教學質量會對學生認識世界能力與邏輯思維發展產生影響。物理教學與實際生活相聯系，以學生生活經驗與實際為出發點，在教學中融入一些生活元素，提高教學效率。此外隨著新課改逐漸深入，新課標對高中物理提出新的要求。要求教學中教師選擇一些與學生實際生活相聯系的內容，激發其學習興趣，利用物理知識解決實際問題。在高中物理教學中培養學生應用數學能力有著重要意義。

　　二、高中物理中數學的作用

　　很早之前開始，人們在研究與學習物理學過程中開始運用數學知識，借助數學表達物理概念與規律，也只有通過數學形式才能讓物理概念與規律表達的簡潔明顯且縝密。很多物理概念引入數學方法進行定義與引入，如利用數學比值法定義的物理概念諸多，有功率、電場強度、電阻及加速度等。再如熱學中熵的概念抽象難以理解，如果不充分利用數學方法，根本無法有效表達概念。物理規律表達的主要手段就有數學方法，可以分成兩種，既圖像表達與公式表達。很多物理公式利用數學公式表達，簡潔、明了，便于學習、掌握及理解。

　　物理學研究與表達中離不開數學，如果不充分利用數學工具，物理學將舉步維艱，也就談不上在實際中應用。物理學中定量研究與理論分析的主要手段就是數學。

　　實際上很多物理規律都是通過實驗得到的，如牛二定律、焦耳定律等。也有部分物理規律經過科學抽象，利用數學工具分析與推理得到的，如勻變速直線運動，就是利用速度-位移圖像、數學微積分思想及梯形面積公式推導而成的。

　　物理學理論也并不是一成不變的，隨著科技發展不斷更新，如果沒有數學強力支持與保證，物理學將很難突破，接下來筆者主要分析高中物理教學中如何培養學生應用數學的能力。

　　三、高中物理教學培養學生應用數學能力的措施

　　大量教學實踐表明學生物理成績與應用數學能力成正相關關系，高中物理教學中培養學生應用數學能力，有助于提高物理學習成績，具體方法如下。

　　1、有效培養學生應用數學能力的措施。

　�。�1）正確認識數學物理關系 物理教學中首先要讓學生正確對待數學與物理的正確關系，數學對物理的影響將一直并將永遠存在下去。讓學生明白只有打好數學基礎才能學好物理，總結物理中用到的數學知識與方法，在物理學習中靈活使用。解決物理問題的主要工具就是數學，讓學生正確對待數學與物理的關系，但也不能過于夸大影響，避免將物理問題純數學化。一些數學基礎薄弱的學生容易失去學習物理的信心，教師應該鼓勵與引導。部分學生僅注意激勵數學知識與方法但不會再物理中應用，教師指導學生掌握遷移技巧。[1]

　�。�2）利用概念培養數學能力 物理概念與規律一般需要借助數學進行表達。教學中國構建具體情境與實力指導學生對物理現象進行深入分析與研究，揭示物理本質，從中發現物理概念與規律。有效結合文字表述與數字表達理解物理概念與規律的意義，讓學生養成利用文字描述與數學表達兩者方式對物理概念與規律進行表述。在物理學習中，圖形、圖線不僅能夠表現物理規律，它還可以幫助學生認識和了解物理運動過程的動態變化規律。但很多物理教師認為圖形、圖像用來解題會使學生表達不規范或者思維不清晰，只將其作為一種分析物理問題的方法，不用于直接解題，限制了圖形、圖線在物理上的使用。其實，利用圖形、圖線來直觀表達物理問題，將物理問題直觀、形象化，是數理學習中形象思維與邏輯思維緊密結合的體現，是一種用途較廣的數學學習方法，方便學生理解動態的數理邏輯問題。

　　（3）實驗培養學生數學能力 部分物理規律利用實驗得到的，研究物理學的主要方法就有實驗。通過實驗可以抽象物理概念發現物理規律，因此實驗也是獲取物理知識的主要途徑。實驗教學中教師除了讓學生認真觀察物理現象外，還需要引導學生利用數學方分析實驗誤差與數據，深層次總結進而得到普遍性結論。在物理中，通常會用一些基本公式來表達物理規律和基本概念，但還存在一些特殊的導出公式，它是在基本規律和概念的基礎上，運用數學推導的方法得出的，通常都是用來表示一些較為重要的物理推論，在解決問題上應用也比較廣泛。在教學中，教師應該鼓勵并建議學生利用這些導出公式的推導過程培養自身利用數學知識進行分析辯證和邏輯推理的能力，同時，這種推導能力也是學生在以后學習新知識、解決新問題所必須具備的。

　　2、具體教學案例分析。上文提出培養學生數學能力的措施，選擇通過實踐教學進行驗證，達成提高學生物理學習成績的目的。

　　高中物理課堂上，利用數學方法講解物理概念與規律。高中物理教學最常用的數學方法就是比值定義法。物理教學中運用的數學方法較多，但這些方法又相對零散，因此要系統總結與歸納數學方法并滲透到教學中，方便學生熟練掌握這些數學方法。

　　如《平拋物體的運動》講解時，可以將平拋運動分解成水平勻速直線運動與豎直方向的自由落體運動，根據這兩個研究平拋運動的規律，完成以下問題：

　　構建問題情境：

　�。�1）小球以初速度v0離開桌面開始做平拋運動，具體如圖1所示，請分析小球在空中位置隨時間變化規律：

　�、偌僭O拋出點0為最表遠點，x軸正方向為初速度v0方向，y軸正方向為重力方向。計時從拋出點開始，t時刻小球位置坐標為P（x，y），如圖2所示。

　　②水平位移x=（）[利用水平分運動規律求解]豎直位移y=（）[利用數值分運動規律求解]。

　�、踭秒內拋物體位移s（合位移）：利用s與x軸正方向夾角α表示位移方向，夾角α滿足一下關系：tanα=（）

　　物體以水平速度拋出后運動軌跡如何，如何表達軌跡方程？

　　（3）平拋運動某一時刻的速度如何求解？

　　①水平分運動速度：vx=（）；豎直分運動速度：vy=（）

　�、趖時刻平拋物體速度vt（合速度）：vx與vy合成vt。

　　vt=（）

　　vt與x軸正方向夾角β表示vt，且β滿足以下關系，tanβ=（）

　　討論：某時刻速度方向與位移方向相同嗎？

　　平拋運動物體某一時刻加速度方向，運動性質？

　　學生獨立思考后分小組討論，小組推選出代表分析與講解，提醒其他學生不同意見，教師引導并總結相關規律。

　　四、結語

　　數學是一門基礎性學科，但是利用物理學也凸顯出其具有的強大功能，而在物理學習中利用數學即可以加強學生的理解和領悟能力，又能鞏固和強化學生對于數學知識掌握和應用。所以，教師在日常教學中，不但要注意將數學方法和思想與物理知識進行相互的滲透，還可以將物理教學與數學教學進行融合，長此以往，學生在取得數物雙贏的同時，數理結合能力也會提高，綜合素質將會不斷提升。

　　參考文獻

　　[1] 徐勇.農村高中物理教學存在的矛盾及其解決措施[J].廣西教育.2016（42）：11.

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