数学方法在高中物理力学课程学习中的应用

李华

【摘要】在新课程不断深入和改革的大背景下，所有学科之间的贯穿已变得愈加普遍，在此之中，数学与物理之间的联系也愈加紧密和显而易见。因此，高中物理教师在开展力学课程时，就要充分认识到应用数学方法的重要性和必要性，并始终基于学生学习和发展需求视角，让数学知识充分在力学课程中发挥引导价值和教学优势，从而使学生能够更加直观、立体、清晰地掌握抽象的力学知识，为学生将来学习更高层次的物理知识奠定坚固而夯实的根基。

【关键词】高中物理   力学课程   数学方法   应用措施

【中图分类号】G633.7

【文献标识码】A

【文章编号】1992-7711（2020）31-114-01

对于物理的教学而言，教师运用数学方法及数学思维推动学生展开探索，能够强化学生的科目融合性，并能使学生有针对性地将物理问题与数学方法有机融合，并自主地展开双向探究，从而实现将物理问题转化为数学问题、又能从数学表达式中领悟物理问题的内涵。因此，物理力学的教师就要始终坚持“以学生为主体”的教育理念，深入挖掘数学方法与物理教学有机结合的措施，从而真正实现提高高中物理教学效果、扎实双科基础知识的目的。

一、物理概念与数学知识之间的联系?

?高中物理力学的知识内容相对比较抽象，这不仅给教师的教学带来了极大的挑战?，也给学生的学习带来了诸多困难?。在力学中有大量的公式，而这些公式?大部分都与数学知识产生了关联?。?如果物理教师?单纯通过?文字输出为学生讲述公式推理?，不仅难以使学生深刻的理解其中的公式?，也很难正确?地运用这些物理公式?，最终使得学生逐步对力学知识学习失去兴趣?。?

（一） ?应用数学方法定义物理概念?

首先，在中学物理课程的教学中?，常用的教学方法则为比值定义法?，即是通过两个基本物理量之间的?对比?，定义一个新的物理量?方法?。?比值定义法中?最根本的?特点就在于?新的物理量?是对物质?的数形进行反映?，如：密度、加速率以及加强的物理量的定义?。?其次，在中学的物理中也存在着许多定律?，如：电阻定律、牛顿第二定律等等?，这些定律皆从实验中获得?，并对其背后的抽象意义进行理解?，最终定义为物理定律?，其中的物理公式则利用数学语言进行表示?。?

（二）用数学知识来对物理公式进行推导?

在研究物理问题时?，研究者常常会应用到数学知识?。?比如?，在高中物理知识中?，“直线运动?”知识点?就是利用三角法及代数法?等知识展开探究?，从而使其中的运动规律和轨迹得以明确、立体和清晰?;数学中的矢量运算法对物理中的“速度与位移?”的研究也有极大的推动作用?。?另外?，物理学中常常通过数学知识?推导物理公式?，从而使基本公式向其他关系式进行延展?，这不仅能够降低新知识的难度，又能够帮助学生更加立体、准确的理解物理知识，从而使复杂的物理信息和问题简单化、明晰化?。?

（三）应用数学知识理解物理规律?

物理学科中有大量的规律和?概念?，其具有文字形式和数学形式的表述。数学形式与文字形式相比，其不仅能够通过公式使表述概念更加直观和形象?，也能够通过图像内容使?概念或规律更加明确?。?因此?，数学教师通过数学方法?带领学生掌握物理规律和概念，能够更容易使学生理解，进而提高规律和概念的应用率?。?

二、数学方法在高中物理力学中的应用?

（一）解析法的应用?

对于高中物理力学中?的?“物理运动轨迹”知识而言?，大多数都是对物理现象进行观察?，并以此為依托，展开物理实验得到的?。?

比如?，教师在带领学生探究高中物理力学中?“抛物体运动?”的知识?时，就可通过解析法进行推导?，引导学生对该现象展开观察?，从而在?“发现问题、理解问题、解决问题?”的过程中?推导出?抛物体运动的知识?。?学生在?高中物理力学的学习?中，必须要结合生活、结合实际，并灵活运用数学知识和数学方法，才能够获得更丰富的物理力学信息及物理力学技能?。

（二）结合法的应用?

数与形之间可以进行相互补充?、相互转化?。?比如?，教师就可在?物理力学的教学中应用数形结合的方法?，能够使抽象的物理关系和?知识?以立体、清晰的几何形象展示在学生面前?。同时?，也能够将?几何图形转化为物理数量关系?。?如：在学习弹力和摩擦力时?，教师就能通过数形结合的方式?，带领学生深入理解弹力和摩擦力的定义?。?如图1所示?，物体在经过外力作用后发生形变?，若将?外力撤除?，物体能够迅速恢复到原有状态的力?，即为“弹力”。由于物体的形变方式多样?，产生的弹力形势也有所差异?。?如图2所示?，阻碍物体相对运动?的力叫做摩擦力?，摩擦力的方向与物体运动的方向相反?。?

（三）极限法的应用?

极限法在高中力学应用中相对较为普遍?。比如?，教师可通过极限法的应用，将力学中?的倾斜面转化为垂直面或者水平面?，进而使其中所?涉及的复杂问题简单化?。?另外，通过极限法也能够将正在产生运动的物体看作为静止物体?，将非理想物理模型转化成理想的物理模型?。在实际应用中?，教师在带领学生?进行定性分析力学问题时，应用极限法可以?在解决问题时?减少大量?不必要的繁琐运算?，只需展开简单的计算，就能得出结论，解决实际问题?。?

（四）微积分的应用?

在力学的学习过程中?，教师也可通过微积分解决物理问题?，通过微积分将力学的过程划分为多个无限小的部分?。?在每一个组成部分中?，需要将其中持续性变化的物理量转化为静止的物理量?，进而使其与?物理力学的知识产生联系?，利用微积分对不同部分进行积累?，最终获得结果、得出物理?结论?。?这种方法?一方面能够让物理知识迅速?被学生掌握?，另一方面又能够使物理问题得以解决?。?在物理教学中应用微积分?的知识可以?极为便捷地解决力学中变量的问题?，这是数学知识在力学教学中有效的应用之一?。? ?

结束语

综上所述，高中教师在开展物理力学课程的教学时结合数学方法是提高课堂效率、优化学生学科质量的重要手段。故而，高中物理教师就要充分发挥数学方法的教育价值和优势，探究数学方法与物理学科的合作性，进一步实现通过数学方法提高高中物理力学课程教学效果的目的。

【参考文献】

[1]倪伟凯.试论高中物理学习中掌握数学方法的必要性 [J].课程教育研究，2018（05）：177.

[2]陈佳欣.高中物理力学学习中数学方法的应用[J].中国 高新区，2018（01）：85.