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數學在物理教學上的應用教育論文
在實際教學中,我們常遇到一些學生因數學基礎不好而影響物理學習的現象,如公式不會變形、比例式不會運算、物理量之間的關系難以明白等。數學是物理學的語言和工具,如概括物理現象、形成物理概念、整理實驗數據、進行邏輯分析、建立物理定律、利用數學圖像展示物理規律等等,物理學的研究和學習過程都離不開數學,而數學知識在初中物理中也展現了非凡的作用,所以學好物理一定要有好的數學基礎。因此,為了培養學生能力,提高課堂教學水平,我們物理教師應該重視數學在物理教學中的滲透,做好數、理的有機結合。
一、利用數學知識幫助學生理解物理概念
物理學中常用數學知識表示物理概念、描述物理規律,例如應用數學中的比例關系描述物質的密度(=m/v)、物體的運動速度(v=s/t)等。在平日教學中用數學知識引導學生理解物理概念,可以提高學生對概念的理解程度和分析問題的能力。如講密度時,可以用m=V,讓學生發現m是V的正比例函數,也就是y=kx的形式,因此就相當于k,是一個常數,不隨m和V的變化而變化,從而得出密度是物質本身的一種屬性,只與物質的種類有關,而與m和V無關。這就會避免出現物質的密度與物質質量成正比、與物體體積成反比的錯誤。
二、利用函數知識幫助學生理解物理量之間的關系
物理學中常用數學中函數及圖像的方法描繪物理量之間的關系,例如物體受到的重力G=mg(正比例函數)、表示某種物質的熔解與凝固過程(溫度─時間圖像)等。在日常教學中用函數來描述物理量及其關系,既便于學生理解又便于學生記憶。如物體受到的重力G和它的質量m,G=mg,應該讓學生明白G是m的正比例函數,也可以讓學生畫出函數圖像,從圖像上直觀地得到這兩個物理量的關系,也就明白了g的意義了。
三、利用比例法來解物理問題
比例法就是用比例式來解物理題的方法,在解題中,依據物理定律、公式或某些量相等、成多少比例等,用比例式建立起未知量和已知量之間的關系,再利用比例性質來計算未知量。比例法解題在許多情況下是很簡單的,只要比量的單位相同就可求解,不必統一為國際單位。
例如:我國開始實施彩電能效新標準,規定待機功率高于9W的彩電不能進入市場銷售。小明想了解家中彩電是否符合新能效標準,他將100W的燈泡單獨接入電路中,觀察電能表1min轉了5轉;再讓這臺彩電單獨接入電路中并處于待機狀態,電能表5min轉了2轉,由此判斷該彩電的待機功率為_____W。
解法如下:我們可以設彩電的待機功率為px。
一步就可以解出px=8W,可以看出利用比例法大大簡化了計算過程。不過對此進行處理時對學生的數學基礎要求非常高。在教學過程中教師要針對不同層次的學生采用不同的方法。
四、利用幾何知識解決物理問題
用幾何知識解決物理問題的地方很多。例如:在學習“光的反射定律和平面鏡成像規律”時,要讓學生明白反射光線和入射光線是關于法線成軸對稱的,物體與它在平面鏡中的像是關于平面鏡成軸對稱的。知道了這一點,學生在作光的反射光路、平面鏡成像圖時,利用幾何中的軸對稱關系就會比利用光的反射定律方便得多,只需利用一把直尺就可以既快又準確地作出光路圖來。
例如:如圖所示,當以方向始終水平的力F緩慢地使豎直杠桿移到水平位置,在此過程中力F的大小情況是?
分析:在本題目中我們首先作出力臂,然后由杠桿平衡條件列出方程式。我們任意取一中間過程,設杠桿和豎直虛線成角θ,杠桿長為L,杠桿自身重力為G。
則由數學知識我們可以列出方程式:
這樣由三角函數知識我們可以分析研究出力F的變化情況是漸漸增大。恰當地運用數學方法和技巧,往往能夠化繁為簡、出奇制勝。
五、逆向思維能力在物理學中有不可磨滅的作用
逆向思維是一種反向考慮問題的方法,應用時有邏輯反向、順序反向、路徑反向等各種具體應用方法。應用逆思法,我們可以從事物發展的結果來探究事物發展的原因,可以將事物發展的過程顛倒過來考慮問題,可以逆著事物發展的時間順序去考慮問題。應用逆向思維我們可以突破常規的思維方式,巧妙分析問題并簡潔地解決問題,取得意想不到的效果。如:滿足二力平衡條件的物體一定也處于平衡狀態;反過來,處于平衡狀態的物體也一定滿足于二力平衡的條件。在教學過程中應注意培養學生的數學思維方式。
綜上所述,在平時的教學中,物理教師只有引導學生恰當而有效地使用好數學這一重要工具,才能讓學生更好地學好物理,達到事半而功倍的效果。
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