在物理教学中强调数学的应用

黄建新(重庆市璧山来凤中学校，重庆 402763)



在物理教学中强调数学的应用

黄建新
(重庆市璧山来凤中学校，重庆 402763)

摘要：“要想成为一个物理学家，首先必是一个数学家”，高考中要考查学生运用数学知识处理物理问题的能力，如何让学生在学习物理的过程中，能用好数学这个工具？物理教师在其中将如何发挥其作用呢？在平常的教学中，物理教师要不断的强化学生的数学、物理联系的意识，物理教师在教学中做到主动与数学教学相结合，精选例题进行数理结合的专题讲解，在学生的平常练习中注重强化计算的过程。数学作为工具对于认识物理现象的规律是多么重要，数学、物理的成绩较好的都表现出很强的适应能力和深造的潜力，也正是高校所需要的人才。

关键词：数学知识；物理教学；结合专题讲解

在现实中，有相当多的学生，将学习数学和学习物理两者截然分开。一方面他们学习了各种函数及其图像、直线和平面、三角函数方程、圆、椭圆、双曲线等数学知识，另一方面在需要运用这些知识来解答物理问题时，如分析物体运动中的位移——时间图像和速度——时间图像，机械振动中的振动图像和波动图像，分析带电粒子在磁场中的偏转问题，矢量的运算，磁场方向、电流方向和电流所受磁场力的方向这三者之间的立体关系，讨论一些物理现象中某一些物理量的临界值，甚至比这更为简单的问题，如涉及到物理量大小的数量级的运算和科学记数法等，都表现出滞后和茫然，无法用所学到的数学知识正确解答物理问题。笔者认为，正是教和学这两方面存在着对数学、物理之间特有的联系认识不够，在很大程度上影响了众多学生学习这物理的兴趣和成绩，造成许多学生学习物理心理上存在畏惧感。针对上述现象。我在教学过程中作了以下工作：

一、在平常的教学中物理教师要不断强化学生的数学、物理联系的意识

数学是一门基础学科，它为人们进行科学探究提供了一种研究问题的一种方法，处理问题的一个工具，如何用它来帮我们解决问题，非常重要。对学生在学习物理的过程中，无论是物理规律的学习，还是物理概念的学习、物理实验的学习，都离不开数学知识的运用，对于物理规律、物理概念的描述，一般最后都要用数学表达式进行定量的描述，对于物理实验数据的处理一般要用公式法或图像法进行解决，在运用物理规律解决题的过程中，无可避免地要进行大量的数学运算，但这些问题也不会让很多学生都知道数学和物理的联系之紧，到了何种程度。对此，结合教学内容，反复不断地向他们讲述数学在物理学的创立和发展中所起的作用。在十七世纪之前的漫长岁月里，人们对许多物理现象的认识，多从“原因”和“效果”上进行思考，那时的物理学里包含在自然哲学之中的。随着生产和技术的发展，正是以伽利略、牛顿为代表的一批学者，创立了在系统的实验基础之上，运用精确的数学方法去探索物理现象的规律。才使得物理从自然哲学中分离出来。伽利略关于时间和空间的数学论证和科学定量的实验方法，牛顿在伽利略、开普勒等前人工作的基础之上，并用简练的数学表达式加以阐明，这种科学的思维方法和研究方法，更是影响到近、现代物理学和其他学科的研究，可以说正是数学才使得物理比化学、生物学等学科更早成为一门精密科学，通过这样的反复不断的讲解，学生认识到数学和物理确实密不可分的，数学作为一门基础课的重要性，正是学习物理过程中突出地体现出来，而学习物理又可促使学生更好的学习数学知识。

二、物理教师在教学中要做到主动与数学教学相结合

我们要不但给学生强调数学和物理之间的紧密联系，而且还要与数学教学相结合。在物理教学中首先身体力行，给学生以表率。经过精心准备，请数学教师在讲解有关的数学知识时，点明这些知识在学习物理过程中的作用。例如在讲解三角函数及图像时，指明作物理中所学的简谐振动的质点的运动过程、交流电的产生、都可以用正弦函数规律表示，讲解立体几何时，强调空间概念的建立对学习电场、磁场和电磁感应部分的物理知识会起到十分重要有作用。讲解圆的一些知识时，使学生知道在解带电粒子在磁场中的运动的些问题，圆的知识的重要性。而物理教师在公式的推导中，也力求用准确的科学家语言和规范的数学推算来充实讲解。例如从“平均速度”过渡到“瞬时速度”的讲解过程中，运用数学“极限”知识；在用速度图像推导位移公式的过程中，运用数学中的“无限小”的知识；在分析直流电源的最大输出功率时，用数学中的“基本不等式”和“二次函数求极值”的知识，在推导单摆的周期公式和分析水的“视深”比“实深”的现象时，运用近似运算的知识等。教学实践证明，当学生从数学教师那里听到有关物理概念和规律时，或者从物理教师那里看到数学知识所起的突出作用时，骤然产生了一种新鲜感和好奇心，他们从中进一步体会到知识的价值，和运用知识得到成功的满足，这样做的确起到了诱发学生学习动机，增加了学习的兴趣的作用。

三、精选例题进行数理结合的专题讲解

在物理学的一个公式与数学上的公式的区别，变形后的物理意义将会有所不同，而数学上并不严格意义。函数分析法和图像法是解决物理问题较常规的方法之一。比如：在高中物理学习中遇到的各类习题，不乏能够说明数、理之间这种紧密联系程度的题目，将它们精选出来介绍给学生，运用物理知识进行分析讲解的同时，指明在计算过程中用到的数学知识，这样做起到了触类旁通，加深印象的作用。这类习题的共同特点是，在运用物理知识建立模型、并进行分析、综合、归纳、推理等基础之上，数学知识运用的好坏，对最后结果的得出起着十分重要的作用。最近几年的高考试题和物理竞赛试题中，有较多的题考查了学生应用数学知识处理物理问题的能力。教师在平常的教学中，要不断要教给学生处理问题的方法，而不是教会学生去死记一些东西，教育的最高境界是教会学生如何求知。

四、在学生的平常练习中注重强化计算的过程，加强运算量，定时、定量的进行一些测试，让学生的计算能力得以提高

正是我在常年的教学实践中不断进行引导并率先垂范，使得学生逐步明白：数学作为工具对于认识物理现象的规律是多么重要。没有扎实的数学知识就不能以更深层次的认识物理现象，就不可能理解规律去解决遇到的问题，一句话，物理科的学习就不可能达到较高的水平。不仅如此，他们还认识到今后若要在物理或其它学科上继续深造，还必须同步学好相应的数学知识才行。正因为有了这样的认识，不少学生在高中阶段就做到数学、物理的成绩齐头并进。进入大学之后。数学、物理的成绩较好的都表现出很强的适应能力和深造的潜力，也正是高校所需要的人才。

中图分类号：G633

文献标识码：A

文章编号：1671-864X（2016）04-0247-01