关键词:数学思想;物理解题;应用思路;研究分析
数学思想贯穿于物理、化学等课程始终,我们想要提高学习水平、提升学习效率,不仅要注意自身解题思想的提升,也要学会将数学思想融入其中进而起到润物细无声效果。同时,将数学思想应用在物理解题中对我们逻辑思维、思想创新的提升也有着重要作用。
一、科学相融,掌握数学思想
高中阶段,课程知识内容较为抽象,对于我们而言具有较大难度。尤其是物理课程的学习,尽管能够深入研究一些物理概念、公式、规律,不过应用在实际解题中时常无从下手或由于计算方式的错误导致解题错误。究其原因,我们未融入数学思想在物理解题。另一方面,我们将数学思想应用在数学解题中毫无困难,而一旦跨学科应用难以灵活转变,使得物理成绩一直无明显提高。本文中所说数学思想包含:数列思想、几何思想、函数思想等多内容,这与物理解题有着直接关系。
高中数学中,我们已经掌握x、y、z;a、b、c、d等参数解决数学知识。不过,将其应用在物理解题中的v、a、t、E与I等参数过程中,又难以自然的转换应用在物理习题内。针对这一问题,还需要我们首先掌握物理公式与数学公式的联系。比如:物理电学内容中,闭合电路欧姆定律公式为U=E-Ir图像相应公式可以转为U=rI+E。这时,我们就可以将数学函数中的y=kx+b比较,更好的掌握物理函数图像中斜率与截距表示的物理意义,将其应用在物理问题中帮助找到正确答案。所以,想要提高物理解题水平,找到正确的解题方式,数学思想的应用尤为重要,通过数学思想高效、快速的解决物理问题。
二、数学思想应用物理解题的方法
(一)函数思想、几何思想的应用
例如:一条河道宽为L=60m,水流速度v水=4m\s,船在静水中行驶速度为v开=3m/s。问题1:小船渡河的最短时间t,渡河船的位移是多少?问题2:小船过河最小位移是多少?
问题1解题:小船行驶可以作为静水中运动和水的运动组合。由分运动之间无影响并且河岸宽度是已知的,小船在垂直于河岸方向的分速度越高,渡河时间越短,也就是最短时间为tmin=L/v开=60/3s=20,s=v合tmin=5*20=100m。
问题2解题:小船运动的合成和分解根据平行四边形要求,通过v开<v水,也就是小船无法垂直到岸,只有在v开、v水速度的合速度和河岸夹角越高,那么小船位移越小。将表示v开的有向线段移动至表示v水的有向线段端点,能够得出改变船头方向,有向线段v开的箭头端点一直在圆弧上。伴随着船头方向的转变,合速度方向也发生了变化。只有在船头方向和合运动方向垂直状态下,θ存在最小值。利用几何思想得出:cosθ=v开/v水=3/4,因为cosθ=L/smin,smin=80m。
在一些物理量变化过程中,不难看出物理量动态变化状态的函数关系式。这时,我们可以通过函数思想与几何思想应用到物理问题中,能够帮助我们解决物理思想达到事半功倍的作用,这也是函数思想应用的方法。
(二)对称思想的应用方法
高中物理课程中包含较多运动模型的对称性,例如:竖直上抛运动的对称性,简谐运动的对称性、电路对称性、带电粒子在匀强磁场内匀速圆周运动的几何关系的对称性。其中,简谐运动对称性为振子通过平衡区域对称的两位置过程中,振子位移、回复力、势能、速度等全部为最大。运动时间也呈现对称特性,具体来说:平衡位置对称两端位移间运动时间相同。
例如:水平位置的平板MN上端全部为强磁场,磁感应强度参数为B,磁场方向垂直在纸面向内,不同质量为m的带电量为+q的粒子。按照相等速率v顺着纸面中的不同方向,通过孔隙O进入磁场范围。在不计算重力、粒子的影响,提问:下图一中哪部分带电粒子能够通过的区域,其中R=,哪个图是正确的?
分析,因为是较多质量为m带电量为+q的粒子,相同速率v顺着纸面中的不同方向,由孔O进入磁场区域。因此,应将重点放在粒子进入磁场的速度方向。考虑到速度方向在空间安排中呈现空间对称性。因此,该题中需要应用到对称性。第一,在粒子顺着垂直MN方向射入磁场后,通过“洛伦磁力”方向可知其进行圆周运动的位置在左端。根据洛伦磁力公式与圆周运动“向心力”公式得出:Bqv=,得出:R=。因此,左端可能有以O为一点的直径为2R的半圆。第二,在粒子顺着水平往右方向射入磁场,应在MN上端进行圆周运动。同时,另一半圆将在点O左端,直径为2R。第三,通过对称性,全部可能的轨迹包含至以点O为转动点,以2R为直径由右至左的区域(如图二)。
(三)适当联系,提升解题水平
当我们能够顺利应用函数关系、数列思想在物理习题中,还应进行强化练习便于通过数学思想正确解题,进而提高解题效率与水平。不过,还应根据自己解题水平选择适合的题型与时间控制,有目标的解题进而提高解题效率。
结语:
总而言之,高中物理这门课程在教育教学中占有重要比重,对我们逻辑思维、数学能力、数学素养的提升具有重要作用。而数学思想作为数学课程的灵魂,其代表着概念知识的产生、形成、使用,是数学概念与方法的高度概括。高中物理解题中做好概念知识、图形、应用题等数学思想的渗透,这对我们学习效率的提升具有重要作用。笔者分别从:数学思想分析、数学思想的应用,两方面进行分析,希望对高中物理解题中应用数学思想起到帮助性作用。
参考文献:
[1]陈健.数学思想方法在中学物理解题中的应用[J].理科考试研究,2016(01).
[2]李胜强.例谈数学思想方法在物理解题中的应用[J].高中数理化,2015(07).
[3]宋雪菡.高中物理解题中数学思想的应用实践[J].数理化解题研究,2017(06).
[4]钟赣萍.数学知识在高中物理解题中运用的几点思考[J].理科考试研究,2014(07).
论文作者:王雲彤
论文发表刊物:《科技中国》2017年11期
论文发表时间:2018/5/2
标签:思想论文; 数学论文; 物理论文; 对称性论文; 方向论文; 粒子论文; 小船论文; 《科技中国》2017年11期论文;