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高中物理教學(xué)與數(shù)學(xué)的結(jié)合論文
一、高中物理與數(shù)學(xué)的關(guān)系
1、是物理的前提
數(shù)學(xué)可以分為兩類：純粹數(shù)學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)，其中與高中物理緊密相連的大部分都是應(yīng)用數(shù)學(xué)。應(yīng)用數(shù)學(xué)主要體現(xiàn)的是對實際問題進(jìn)行抽象、分析、解決的能力和較強(qiáng)的計算機(jī)運用能力。而物理是物質(zhì)世界的實驗手段和思維方式，實驗是具體的，思維是抽象的，思維的實現(xiàn)需要用具體的實驗手段和應(yīng)用手段來實現(xiàn)，這些都是數(shù)學(xué)所具備的，因此數(shù)學(xué)是物理理論研究成為實現(xiàn)的前提。
2、是物理的研究手段
物理中有各種公式，比如胡克公式：F=kx，如果我們只將這個公式表述為彈簧的拉力與彈簧的伸長量有一定的關(guān)系，而不是總結(jié)出這個公式，那么變換一個彈簧我們就需要重新研究這個彈簧中的這兩個數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。如果通過數(shù)學(xué)手段，先對某一彈簧的彈簧系數(shù)，彈簧的伸長量以及彈簧的彈力之間的關(guān)系進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，以表格的形式列舉數(shù)來，然后進(jìn)行計算，總結(jié)出他們?nèi)咧g的定量關(guān)系，然后就能總結(jié)出彈簧系數(shù)是一個定值，也即是每個彈簧都有一個彈簧系數(shù)k。這個簡單的公式推導(dǎo)過程就體現(xiàn)了數(shù)學(xué)是物理的研究手段。
二、方法在物理教學(xué)中的重要性
1、理論中的數(shù)學(xué)化思想
高中物理中研究的自由落體中各個變量之間的關(guān)系時伽利略通過斜塔實驗得出的理論，這是科學(xué)家首次將數(shù)學(xué)思想與物理相結(jié)合，以科學(xué)的實驗為前提，以邏輯實驗為依據(jù)，對實驗中得出的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)化總結(jié)，最終得出自由落體的運算法則。還比如開普勒的三定律，是開普勒通過地球的軌跡以及周圍各天體的運動軌跡，開創(chuàng)了三角測量方法。如果在物理研究中確實數(shù)學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性，就會對物理理論的研究產(chǎn)生局限性。比如，法拉第在研究電磁場時，由于數(shù)學(xué)知識的局限性，雖然提出了“場”的概念，但無法對這一概念用數(shù)學(xué)語言進(jìn)行具體的描述。高中物理中的大部分理論：自由落體運動，運動定律，引力定律以及慣性定律等理論都是將運動中的各動量之間的聯(lián)系數(shù)學(xué)化而得到的結(jié)論。因此，我們可以知道，數(shù)學(xué)方法對于物理教學(xué)學(xué)習(xí)有著相當(dāng)重要的作用。
2、數(shù)學(xué)公式更加具體化
在物理理論推導(dǎo)的過程中，往往函數(shù)，數(shù)列等數(shù)學(xué)知識經(jīng)常應(yīng)用在其中，這是由于數(shù)學(xué)公式比起語言敘述更加具體化。比如物體在自由落體實驗中得出的結(jié)論中，我們可以將這一理論總結(jié)為，物理在自由落體的過程中的速度是隨著時間成倍變化的，這一定量的倍數(shù)就是重力加速度g，如果用數(shù)學(xué)公式表達(dá)的話就可以直接表示成：v=gt也即是時間與速度是成正比的。這一公式要比上面的語言描述更加直接，具體，形象。還比如在自由落體中的位移公式的推理，我們可以將這一變化描述為，位移的變化量與時間的平方成正比，用數(shù)學(xué)公式表示出來就是：h=1/2gt^2。這些物理推導(dǎo)公式中體現(xiàn)的數(shù)學(xué)公式正是說明了數(shù)學(xué)在物理學(xué)習(xí)中的重要性。
三、高中物理教學(xué)與數(shù)學(xué)的結(jié)合
1、遷移
知識遷移能力是學(xué)生在兩個有關(guān)聯(lián)的學(xué)科之間將知識進(jìn)行遷移的能力，能進(jìn)行知識遷移的學(xué)科一定是有關(guān)聯(lián)的。比如：物理與數(shù)學(xué)結(jié)合的知識點有：數(shù)學(xué)中的向量對于物理中的矢量（力，速度，加速度，位移，沖量，動量，電場強(qiáng)度等）。由于物理中的矢量遵循平行四邊形法則，即數(shù)學(xué)向量運算。舉一個最簡單的例子：已知某物體的初動量為P1=3kgm/s,末動量為P2=4kgm/s,方向豎直向上，該物體的動量變化就可以轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)中的作圖求解和代數(shù)運算。做出一個圖形，豎直向上的動量標(biāo)為P2，橫向向右的方向標(biāo)為P1，由于是矢量，因此不必標(biāo)出矢量的長度，然后根據(jù)方向?qū)⑵溲a(bǔ)成平行四邊形，連接對角線，根據(jù)已給出的數(shù)據(jù)，求出對角線對于的動量變化量。這一知識點就是講物理知識轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)中的作圖求解問題，即知識遷移。
2、推理能力
推理能力是理科學(xué)生應(yīng)該具備的一項能力。用數(shù)學(xué)方法解決問題主要體現(xiàn)在兩個方面：一是從物理問題的抽象，分析過程提煉成數(shù)學(xué)中的應(yīng)用問題；二是運用數(shù)學(xué)計算方法迅速準(zhǔn)確的計算出物理中量的問題。下面舉例說明運動推理能力，將物理抽象問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)計算題：將一個原來不帶電的導(dǎo)體小球與一帶電量為Q的導(dǎo)體大球接觸，分開后，小球獲得電量q，之后讓小球反復(fù)與大球接觸，每次分開后，給大球補(bǔ)充電量，使其恢復(fù)到原來的電量值Q，求小球可能獲得的最大電量。四、總結(jié)高中物理作為一門基本的理論與實踐相結(jié)合的學(xué)科，研究方法的多樣性是其特點，但在物理理論和公式推導(dǎo)的過程中，數(shù)學(xué)學(xué)科所發(fā)揮的作用是不容忽視的。在物理教學(xué)中數(shù)學(xué)方法是解決的物理中抽象問題，這些問題通過數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析，解決，從而得出最終的結(jié)論。因此，高中物理教學(xué)中數(shù)學(xué)思維的培養(yǎng)也是一大重要的教學(xué)任務(wù)。
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