数学思维方法在初中物理中的应用
一、数理结合意义分析
物理概念有两类,一类是质,比如运动和静止;还有一类是量,比如速度和密度。物理中也有两种模式与数学运算的关系紧密相关,一是分式模式,即把其中的一个物理量比成分母,然后取相同的单位数量,把另一个物理量当成分子进行比较。运用数学思维去理解物理中的概念内涵,才能准确的把握好概念[1]。
(二)用数学思维掌握物理定律
在物理中,不仅仅是有公式、定义,还有一些计算方式是要通过应用图像来解决的。虽然解析式和文字所表达的物理内容是相同的,但是解析式相比之下更容易理解。把物理问题转化成数学问题之后,就会更容易解答问题。比如:在初中物理中有一个知识点是比较晶体与非晶体的熔化过程,这个比较是很难记住的,这个时候把熔化的温度和时间的图像画出来,两种图象进行比较,就会比较好掌握。所以在学习初中物理时要有很强的数理结合的意识,要有计划的训练培养这种自觉性。
二、用数学解决物理问题的策略分析
(一)通过实践证明结论
学生在上初中后,就要开始进入实验室,将原本的文字知识付诸于实践,从而掌握的更加牢固。每次上课时都要带一个本子和一只笔,带这两样物品的用处是,用于记录在物理实验中所获得的数据,在课后将这些数据整理,并做成表格,方便观察、比较。在看到这些数据时大脑中就应该有所反应,目标是寻找其中的共通点。就拿课本中的电阻的知识为例,这个是后要判断电流、电压、电阻之间的正反比关系,而教师则应该带领学生在课上反复实验,每一次都认真的记录数据,最后分析得出书上的欧姆定律,是否是正确的。这样的实践方式,不仅可以增加学生的课堂参与度,还可以让学生更快的记住这个知识的由来,加深记忆。
(二)运用图象解决物理问题
有些物理问题和现象很抽象,并不容易把握,也不容易理解其中的问题。如果用图象来表述的话,就会把抽象的物理知识变得直观,也会相应降低难度。比如在课堂上应用水杯、水和铅笔这两样工具来演示光的的折射,当学生看到水中的铅笔型后,让学生通过自己的方式将她画在自己的本子上,这种在实践和图像相结合的教课方式会让学生更加直观的看到‘物理知识’,从而用心去记、去学物理这些枯燥的知识。但是在利用图象解决物理问题时,一定要注意一点就是作图必须精准,不然只会取得相反的结果[2]。
(三)运用方程解决物理问题
首先要先分析物理问题中已经给出的已知条件和未知的内在联系,找出它们之间的关系然后建立等式。而当物理问题变得复杂、难解时,应该结合数学知识来解题,常用的一般是数学中的方程组。当列好两边的关系时,就可以很清晰的看出,还有那一个数值是没有求出来的,这样直观的方式很有效的降低了解题速度慢的问题,同时也提高了解题质量。
三、把数学的方法带入到物理的计算中方法
(一)比例法
物理中关于量的计算有很多,有些计算我们就可以利用数学中的比例法进行解决。物理定律中,有一些表达式以及命题中都会出现一些成一定比例的量,可以是一组两组也可以是多组。在这种命题中,我们完全可以利用比例法来进行列式计算,然后把问题简单化。先利用问题中的一些等量关系来进行列式,再通过数学中的一个很常用的代数法进行计算处理,从而简化物理的解题过程。例如,.用铁锤将木桩打入泥土中,如果泥土对桩的阻力与桩进入泥中的深度成正比,在铁锤打击第一次时,木桩进入的深度为10厘米,若铁锤仍以第一次相同的速度打击木桩,问能把桩再打进多深? 答:桩所受的摩擦力f与进入泥土深度x成正比,则f=kx,依题意:两次打桩后,桩进入泥土过程中速度相同,由动能定理可知摩擦力在两段过程中所做的功相等。可得Vx=4.1cm即为桩第二次打入的深度。
(二)代数法
代数法,就是利用数学思维中的代数知识,去解决已知的物理问题,在初中物理中,会涉及到大量的计算,这个时候我们就需要先找到题目中给的条件,然后利用一些原理和公式,再与代数法相结合,就可以列出物理解答过程的方程式,然后将物理问题用代数法来解决[4]。
(三)几何法
初中物理有很多的作图题,在这种题目中,难免要运用到数学中的几何法,运用的方法主要就是在解题过程中通过题目中给出的已知数据做出精确的比例图,再利用几何方法对那些数据进行计算,就能起到简化物理解答过程的作用。例如,空间某点以同样的速率V在铅直平面内沿各个不同的方向同时抛出几个物体。证明这些物体在同一时刻总是散落在同一圆周上。以数学方法证明:以抛出点为坐标原点,在竖直平面内,建立坐标系,对于某任意方向的抛射角有: x=V cosθ?t(1)y=V sinθ?t- gt (2) 消去参数θ得x +(y+ gt ) =(V t)因此,各物体正处在以(0, gt )为圆心,半径为V t的圆上。
四、结语
数学有一个称号是“百科之父”,但是并不是时间的原因,而是因?槭?学是很多学科的学习基础也是计算基础。所以初中的老师在进行对学生的物理教学中,要充分利用数学的特性,培养学生在物理学习中的数学思维和意识,在确保正确解体的情况下,简化过程,节约解题时间,提高做题的效率,并且锻炼学生的思维能力。