数学思维方法在高中物理教学中的应用研究

    罗忠华

    摘 要：高中物理教师在教学中应积极渗透数学思想，遵循现代化的教育原则与方式，转变传统教学思维与方式，提升学生的解题效率，全面增强学生的学习效果，为其发展奠定坚实基础。教师应该注意培养学生对物理课程的兴趣，在教学物理知识、分析物理问题时不能忽略学生应用数学工具的能力。

    关键词：数学思维;高中物理;教学应用

    进入高中阶段，物理知识的难度有了很大的提升，因此，教师可以利用数学知识的迁移，引导学生从数学的角度对物理问题进行分析，从而达到简化题目、拓展思路的目的。从常见的物理习题中，我们发现数学思想方法在高中物理教学中的运用非常广泛，这些思想方法的运用对于学生综合素质的培养具有重要意义。

    一、高中物理中的数学方法

    1.物理学习中常用的数学思维方法

    第一，观察和实验法，属于数学方法之列。各个物理量之间的关系可以通过观察实验得出，譬如机械能守恒实验等。学生逐渐产生一种创建模型的思维，借助数学公式将其直观展现，有助于其对世界产生全新认识，同时提升其思维能力。

    第二，隔离法和整体法。简言之，分析即将事物分隔成多个小部分，而后进行思考研究以及处理，而综合主要是指将多个具有相同特征的问题聚合整理成一个问题，而后再展开整体剖析。

    2.以定量和结构为基础的数学方法

    第一，图像法。其具体指的是用图像表达复杂的已知条件，从而精准分析获取答案的方式。在物理教学期间，相较于文字来说，通过图像展示已知条件更具直观性，很容易发现各个变量间的关联。通过此方法解答题目，可以使学生的思路更加清晰，同时也使问题化繁为简。例如，在v-t图像中，可以用图线与横坐标所围的面积表示位移的大小，用图线的斜率表示运动的加速度;在简谐振动曲线中，两个相邻振动状态完全相同的质点间水平距离表示波长，经历的时间表示周期，质点离开平衡位置的最大距离表示振幅等。

    第二，三角几何法。其具体指的是在解答物理空间题目的时候借助三角函数知识展开思考，进而找出答案的方式。高中物理题目的难度较大，存在较多的矢量合成及分解问题，而此类问题都与三角几何法存在内在关联。例如平抛运动，可以分解为水平方向匀速直线运动和竖直方向自由落体运动两个分运动，而这两个分运动合成的结果是运动轨迹为抛物线的平抛运动。再如斜面上物體的受力情况，可以将物体所受的力向平行于斜面和垂直于斜面方向分解，从而判断物理的运动情况。高中阶段很多物理问题，凡是涉及矢量的合成和分解的问题，都离不开三角几何法。

    第三，代数法。其具体指的是在解答物理题目期间按照题中已知信息及已经掌握的物理公式，通过算式将各个相关量的关系展示出来，进而借助方程式找出答案的方式。而物理内涵无法通过单纯的数学问题进行诠释，必须借助相应的知识来衡量结果是否正确无误。例如，物体做自由落体运动，下落时间为非负值，物体运动时所具有的动能为非负值，势能根据所取的零势能面可正可负。

    二、常见数学方法在高中物理中的具体运用

    1.结合学生学习情况针对性渗透

    教师在渗透数学思想方式之前，应重点了解学生的实际学习能力与特点，结合当前的学科教学模式，针对物理课程设计内容进行创新与优化，通过数学思想方式提升物理教学工作效果，使得学生更容易接受与掌握知识。例如：教师在讲解“电学”知识点的时候，可以引导学生将数学学科中比例法内容融入其中，简化电学问题的解题步骤。在此期间，还需指导学生掌握“比例法”应用技巧，理清具体的学习与解题思路，使用方程带入已知量，优化整体教学工作方式与方法。

    2.针对教学资源进行整合

    高中物理教师在教学中渗透数学思想方法，需全面整合教学资源，加大整体管理工作力度，结合物理课程内容开展数学思想方法渗透设计工作。物理教师需指导学生自主探究教学问题，挖掘其中的数学思想内容，并总结具体的学习规律，掌握物理问题解题技巧。例如：教师在讲解“受力”问题的时候，可以引导学生使用数学“三角形”知识进行分析，将其应用在受力问题的解题中，在综合分析与了解的情况下，合理使用比例形式解决物理受力问题，提升计算的精确度与准确性。

    3.实验过程中的渗透措施

    物理具备理论与实验综合性的特点，在实验环节中，教师应科学渗透数学思想方式，培养学生的实践操作能力，针对整体教学模式进行优化。在设计实验环节的时候，教师应渗透数学思想方式，为学生营造较为自由的环境与氛围，使得学生在学习过程中总结丰富经验，积极参与到课堂教学活动中。例如：高中物理教师在讲解“内阻和电动势”实验课程知识的时候，可以要求学生使用数学绘图的方式针对实验数据进行处理，了解数据点的实际分布趋势，并排除其中的误差点，然后使用图片的方式获得实验数据信息，充分发挥数学思想方式的应有作用。

    综上所述，在物理学习中，数学具有非常重要的作用，因此教师在物理教学中，要将数学思想方法作为工具运用起来，使得学生能够学会运用数学方法和思想解决物理问题。教师应在物理教学中将数学方法和思想融入其中，使学生学会正确使用数学思想和方法，实现学习成绩和思维水平的提升。

    参考文献：

    [1]徐国华.谈数学思想方法在高中物理中的应用[J].华夏教师，2014（3）.

    [2]汤琼.大学数学与高中数学教学衔接的探讨[J].湖南工业大学学报，2011（5）.