學(xué)科教育論文-論物理教學(xué)中的數(shù)理結(jié)合.doc

學(xué)科教育論文-論物理教學(xué)中的數(shù)理結(jié)合論文關(guān)鍵詞數(shù)理結(jié)合；數(shù)學(xué)思想；圖像論文摘要物理教學(xué)中必須注重?cái)?shù)理結(jié)合，即運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，對(duì)所研究的物理現(xiàn)象進(jìn)行定量分析，并運(yùn)用數(shù)學(xué)形式來(lái)表達(dá)物理規(guī)律，能使學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)方法的運(yùn)用有全面的認(rèn)識(shí)，并且讓學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中各方面的能力有較大的提高。高中物理教學(xué)大綱中“培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的能力”的要求是：學(xué)生能理解公式和圖像的物理意義，能運(yùn)用數(shù)學(xué)進(jìn)行邏輯推理，得出物理結(jié)論，要學(xué)會(huì)用圖像表達(dá)和處理問(wèn)題；能進(jìn)行定量計(jì)算，也能進(jìn)行定性和半定量分析。要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，必須在物理教學(xué)中注重?cái)?shù)理結(jié)合。數(shù)理結(jié)合指的是教學(xué)中運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，對(duì)所研究的物理現(xiàn)象進(jìn)行定量分析，并運(yùn)用數(shù)學(xué)形式來(lái)表達(dá)物理規(guī)律。在中學(xué)階段，運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決物理問(wèn)題的教學(xué)主要表現(xiàn)在3個(gè)方面。1運(yùn)用數(shù)理結(jié)合進(jìn)行物理概念和物理規(guī)律的教學(xué)物理概念是對(duì)物理現(xiàn)象的概括，是從個(gè)別的物理現(xiàn)象、具體過(guò)程和狀態(tài)中抽象出的具有相同本質(zhì)的物理實(shí)體。它反映的是物理現(xiàn)象的本質(zhì)屬性，是構(gòu)成物理知識(shí)的最基本的單位。在教學(xué)中必須讓學(xué)生準(zhǔn)確理解物理概念的內(nèi)涵和外延。學(xué)生形成物理概念一般要經(jīng)歷認(rèn)知定向、找出本質(zhì)屬性、進(jìn)行抽象思維和深入理解概念的過(guò)程。在抽象出一類物理現(xiàn)象和物理過(guò)程的共同特征和本質(zhì)屬性之后，用簡(jiǎn)潔的文字語(yǔ)言、數(shù)學(xué)式子或圖表表達(dá)物理概念。如磁感強(qiáng)度可用文字表述為：在磁場(chǎng)中垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，所受的磁場(chǎng)力F跟電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積IL的比值叫通電導(dǎo)線所在處的磁感強(qiáng)度，這個(gè)概念可用數(shù)學(xué)式子表達(dá)為B=F/IL；還可用磁感線的疏密和方向表示磁感強(qiáng)度的大小和方向。但是在教學(xué)中我們還必須幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到數(shù)理結(jié)合可以比較簡(jiǎn)潔明了地表達(dá)物理概念，但要注意數(shù)學(xué)式子與物理概念之間存在某些不同。如在電場(chǎng)強(qiáng)度的教學(xué)中，我們可以將電場(chǎng)強(qiáng)度表達(dá)式E=F/q，從數(shù)學(xué)角度看，可以說(shuō)E和F成正比，與q成反比。而物理中的靜電學(xué)中的電場(chǎng)定義式E=F/q，對(duì)于確定的電場(chǎng)中的某一確定點(diǎn)，E是一定的，同時(shí)不管該電場(chǎng)中有無(wú)試探電荷，E總是存在的，因此E跟F、q不存在函數(shù)關(guān)系。公式E=F/q只能在已知F、q情況下用來(lái)計(jì)算確定E的數(shù)值，學(xué)生往往會(huì)出現(xiàn)分析錯(cuò)誤，究其原因是數(shù)學(xué)思維形式對(duì)物理產(chǎn)生了很大的障礙，因此要指導(dǎo)學(xué)生正確運(yùn)用數(shù)學(xué)公式來(lái)表達(dá)物理含義是十分必要的。物理學(xué)本身是研究物質(zhì)最基本的運(yùn)動(dòng)及其規(guī)律的一門科學(xué)。物理規(guī)律反映了各物理概念之間的相互制約關(guān)系，是自然界中物理客體屬性的內(nèi)在聯(lián)系，是事物發(fā)展和變化趨勢(shì)的反映。運(yùn)用數(shù)學(xué)方法可以比較明了地揭示物理規(guī)律的內(nèi)涵和本質(zhì)屬性。如動(dòng)量定理的數(shù)學(xué)表達(dá)式：Ft=P，從整體上揭示物體所受合外力的沖量與它的動(dòng)量變化的直接對(duì)應(yīng)關(guān)系，即兩者大小相等，方向相同。對(duì)于機(jī)械振動(dòng)、波等規(guī)律可以非常明了地運(yùn)用更直觀、更形象的表達(dá)方式物理圖像來(lái)表示。如v-t圖像，波的圖像，P-V圖像，此外還有一些在題目中出現(xiàn)的圖像如F-t圖像，B-t圖像等。2運(yùn)用數(shù)理結(jié)合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理應(yīng)用準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)方法得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中分析、計(jì)算得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，是實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ闹饕矫?。在?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理中，數(shù)學(xué)工具的應(yīng)用使得處理過(guò)程顯得特別簡(jiǎn)捷、直觀。如在測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻這一實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生測(cè)出數(shù)據(jù)后，只憑眼睛很難從一堆實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中判斷出哪些誤差較大，哪些較符合實(shí)際。但如果定下直角坐標(biāo)系，在坐標(biāo)平面上描出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，則可以直觀地判斷各數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，并能很容易發(fā)現(xiàn)并摒棄一些誤差較大的測(cè)量數(shù)據(jù)。通過(guò)作U-I圖來(lái)求得電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，把解方程來(lái)求電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻同圖像法進(jìn)行比較，可以讓學(xué)生明白為什么用圖像法能夠減少實(shí)驗(yàn)誤差的原因。3解決物理問(wèn)題中的數(shù)理結(jié)合3.1數(shù)學(xué)知識(shí)在物理解題中的應(yīng)用1）圖形、圖像與函數(shù)解析式比較，具有形象、直觀的特點(diǎn)。在解決物理問(wèn)題的過(guò)程中，必要時(shí)完全可以運(yùn)用幾何圖形、函數(shù)圖像等進(jìn)行輔助分析。例如有這樣一道習(xí)題：有甲乙兩輛車同時(shí)同地出發(fā)作直線運(yùn)動(dòng)，甲做10m/s的勻速直線運(yùn)動(dòng)，乙做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度的大小為2m/s，求它們?cè)谙嘤銮跋嗑嗟淖畲缶嚯x？出現(xiàn)最大距離的條件是速度相等，但是很難跟高一學(xué)生解釋清楚，如果作兩車的v-t圖，圖線跟橫軸所夾的面積就表示車的位移，這樣從圖線上就可以很直觀地看出當(dāng)速度相等時(shí)兩車的距離最大。2）結(jié)果還原時(shí)的數(shù)理結(jié)合。一個(gè)物理問(wèn)題，經(jīng)過(guò)物理抽象、數(shù)學(xué)抽象及各種數(shù)學(xué)工具運(yùn)算得出數(shù)學(xué)結(jié)果后，還應(yīng)檢查其是否符合物理實(shí)際，并及時(shí)對(duì)解題過(guò)程做出必要的矯正，這是培養(yǎng)學(xué)生分析綜合能力的一個(gè)很好的環(huán)節(jié)。例如：一輛車在公路上以12m/s作勻速直線運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后以2m/s2的加速度作減速運(yùn)動(dòng)，求關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)以后8秒內(nèi)的位移？對(duì)于這道題，有許多學(xué)生不分析物理過(guò)程而馬上根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式去進(jìn)行求解求出答案32米，但這結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)卻發(fā)現(xiàn)這車其實(shí)在第6秒就已停止了，后2秒車保持靜止。所以解題時(shí)應(yīng)先求出實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)間，算出結(jié)果為36米。再進(jìn)一步思考為什么當(dāng)作8秒來(lái)算，結(jié)果卻比6秒行使的位移還要少。因此在解題過(guò)程中不應(yīng)該進(jìn)行純數(shù)學(xué)運(yùn)算而必須結(jié)合實(shí)際物理過(guò)程來(lái)進(jìn)行考慮，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行物理上的分析。3.2數(shù)學(xué)思想方法在物理解題中的應(yīng)用數(shù)學(xué)思想就是指現(xiàn)實(shí)世界的空間形式和數(shù)量關(guān)系反映到人的意識(shí)之中，經(jīng)過(guò)思維活動(dòng)而產(chǎn)生的結(jié)果，是對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)和方法的本質(zhì)及規(guī)律的理性認(rèn)識(shí)。它是數(shù)學(xué)思維的結(jié)晶和概括，是解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的靈魂和根本策略。而數(shù)學(xué)方法則是以數(shù)學(xué)為工具進(jìn)行科學(xué)研究的方法，即用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)事物的狀態(tài)、關(guān)系和過(guò)程，經(jīng)過(guò)推導(dǎo)、運(yùn)算和分析，以形成解釋、判斷和預(yù)言的方法。數(shù)學(xué)思想和數(shù)學(xué)方法合在一起，稱為數(shù)學(xué)思想方法。主要的數(shù)學(xué)思想有數(shù)形結(jié)合的思想、函數(shù)和方程的思想、集合對(duì)應(yīng)思想、分類討論思想、轉(zhuǎn)化思想、邏輯思想、化歸思想等等。數(shù)學(xué)思想方法是物理研究和解題中必不可少的重要方法之一。例如：一個(gè)彈性小球自h=5米的高處自由下落，當(dāng)它與水平地面每碰撞一次后，速度減小到碰撞前的7/9，計(jì)算球從開(kāi)始下落到停止運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過(guò)的路程。解：s1=2v12=10(7/9)2s2=2v22=10(7/9)4依次類推，sn=2vn2=10(7/9)2n所以：s=h(s1s2sn)=510(7/9)2(7/9)4(7/9)2n應(yīng)用無(wú)窮遞縮等比數(shù)列知識(shí)可以求出s=51049/32=20.3