试论高中物理学习中掌握数学方法的必要性

倪伟凯

【摘要】数学方法研究的对象是抽象事物，并且主要研究事物的数量和结構。此外，高中物理具有非常强的严谨性，是一门定量的课程。因此，在学习高中物理时离不开数学方法的应用。本文主要阐述了高中物理中数学方法的应用，进而帮助我们更好地学习物理。

【关键词】高中物理学习 数学方法 必要性

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）05-0177-01

一、引言

从物理学科的发展历史来看，其发展总离不开数学方法的应用。正如著名物理学家伽利略所说：“物理科学的发展离不开数学工具，必须以数学工具为基础，再加上各种物理实验”。不管是一位著名的物理学家，还是一位普通的高中生，在研究物理问题时都离不开数学方法的使用；同样的，数学方法的发展也离不开物理知识的使用。比如：著名物理学家牛顿在研究物体即时运动的基础上建立了微积分；伟大的科学家爱因斯坦提出相对论，引起无数科学家热烈的追捧。这些事实正是验证了俗语：数理不分家。数学与物理之间具有密切的关系，两门学科共同发展，相互推进。

二、数学方法的含义以及高中物理学习涉及的数学方法

所谓的数学方法是指用专业的数学语言展示两个事物之间的关系。简单举个生活中和数学有关的例子，商场一件上衣90元，6件上衣多少钱？在这个过程中，衣服与消费者扮演着两个不同的角色：被消费、消费，这一过程体现了两个事物发生联系，随后在结算的时候，利用简单的数学方法将6件衣服的价格计算出来并完成交易，这是变化的过程。同样地，在高中物理学习中，许多学生经常遇见求物理方程组的解，在这个变化过程中就是利用数学方法解答物理问题的过程。

三、高中物理学习中掌握数学方法的必要性

（一）数学方法中的图像法是分析物理问题的前提

图像法作为最直接、最简单的数学方法对解决高中物理问题具有非常大的作用。在图像下，学生可以非常直观地看到物体运动的方式以及运动的轨迹，在解答问题时十分方便。比如：一辆汽车从A城开往B城，两地之间的距离有1.6km，汽车在加速时的加速度为1.6m/s2，在减速时的加速度为6.4m/s2，问汽车从A城开往B城所用的最短时间是多少，以及在运动过程中汽车的最大速度是多少？

针对上述问题，如果只是使用常规的物理公式进行计算，计算过程非常复杂，首先要算出汽车在不同路段上的加速度，再进行比较得出哪段路程下的加速度最快，最终还要计算出汽车在行驶时总共花费的时间。但是如果我们利用图像法进行分析就相对比较简单，只需要将A、B两城市在数轴上用图像中表示出来，然后用直线将汽车的速度在图像中表示出来，直线的倾斜度越大，说明汽车在行驶的过程中速度越快，用时也就越少，所以只需要将图像中直线倾斜度最高的一部分计算出来，汽车的最大速度就可以知道了。由此可见，利用数学方法分析物理问题可以使其简单化。

（二）数学方法是研究物体运动极限的基础

物理研究的对象是客观事物，在客观事物下，每个物体都有自己运动的轨迹以及运动的方式。数学是一门定量的学科，在数学方法下，人们可以对物理进行更加准确的研究。在研究物理物体运动极限的问题中，最常见的数学方法就是极值法。所谓的极值法就是在三角函数、二次函数等多次函数的基础上进行求值。

在高中物理学习中，我们会经常涉及函数方程的使用。每一个函数都有自己的定义域以及值域。当某一物体在一个小的定义域或者值域内进行运动时，必然会产生一个最值（最大值或者最小值），这个最值就是我们要求的值。因此，将数学函数中的极值法应用到数学中可以帮助我们比较容易解决物理问题。

（三）数学中转化思想是研究物理问题的“法宝”

在高中物理学习中，除了极值法、图像法之外还有一种解决物理的方法，那就是微元法。所谓的微元法就是将某一事物进行拆分，分解成多个小原件，然后建立各个小原件之间的关系。比如：半径为r的均匀带电圆环，电量为+p，圆心所在的直线上有一点A，求圆上一点到点A最强的方向。这样的物理问题从表面上看，我们会觉得无从下手，其实只要将圆进行拆分，把圆环看作是由无数带电的点组成，由于圆上的点与点A之间距离不同，进而产生不同的电流。根据这样的解题思路进行解答就会使该题目计算起来比较方便。

五、结语

总而言之，学习不在于公式、定义的背诵和使用，而在于掌握学习的方法。高中生在物理学习的过程中还有很多需要注意的地方，只有掌握了物理学习中的数学方法，才能帮助学生进一步掌握物理学习的技巧。同时，将数学方法应用到物理学习中有利于提高学生学习的兴趣，提高学生解答物理问题的效率。

参考文献：

[1]倪亚贤.在高中物理学习中引入数值计算的探索[D].苏州大学，2003（5）.