摘 要:中學(xué)物理和數(shù)學(xué)關(guān)系密切,教師在教學(xué)中既要把握好數(shù)學(xué)運用的“度”,時刻體現(xiàn)物理的本性,又要應(yīng)用數(shù)學(xué)促進(jìn)物理的學(xué)習(xí),同時通過數(shù)學(xué)在物理中的應(yīng)用,加深對數(shù)學(xué)的理解,使物理與數(shù)學(xué)達(dá)到最佳組合,以使學(xué)生和諧全面發(fā)展。
關(guān)鍵詞:中學(xué)物理;教學(xué);數(shù)學(xué)
物理學(xué)科與數(shù)學(xué)知識有著密切的聯(lián)系,學(xué)生對物理概念、定律、原理的理解,物理問題的定量分析、解決等都需要一定的數(shù)學(xué)知識。隨著高考改革的深入及素質(zhì)教育的全面展開,各學(xué)科之間滲透的不斷加強,中學(xué)物理教師在平時的教學(xué)中,如何靈活地運用滲透數(shù)學(xué)知識培養(yǎng)學(xué)生解決物理問題的能力但又不失物理本色,使兩學(xué)科得到和諧發(fā)展,學(xué)生的綜合能力得到提高顯得尤為重要。本文就此談幾點看法。
一、把握數(shù)學(xué)的運用尺度,更好地體現(xiàn)物理本性
物理中有大量的物理概念和物理規(guī)律都是通過數(shù)學(xué)語言來描述的,有大量物理問題的解決需要綜合運用數(shù)學(xué)知識。這就需要我們在平時的物理教學(xué)中,既能恰到好處地運用數(shù)學(xué)知識,又能更深刻地體現(xiàn)物理的本質(zhì),把握好一個“度”,我覺得應(yīng)該注意以下問題。
1.對于物理概念和物理規(guī)律、公式和圖像等,一定要使學(xué)生弄清它們的來龍去脈,弄清它們所表示的物理意義,不能單純地從抽象的數(shù)學(xué)意義去理解物理問題,要防止單純從數(shù)學(xué)的觀點出發(fā)將物理公式“純數(shù)學(xué)化”的傾向。這就是說,要注意不能把物理意義淹沒在數(shù)學(xué)表述式中,也只有這樣,學(xué)生才能更好地把握物理概念,才能防止公式運用中出現(xiàn)張冠李戴的現(xiàn)象。例如對于力做功問題的教學(xué),只有讓學(xué)生理解公式中力、位移、夾角的物理意義,才能使學(xué)生理解負(fù)功的含義,也才可能正確比較功的大小。再如,對于電阻的定義式R=U/I,只有讓學(xué)生明白了電阻的物理意義,才不會出現(xiàn)說成“R與U成正比,與I成反比”的錯誤。
二、利用數(shù)學(xué)的邏輯性強等特點,促進(jìn)學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)
充分利用數(shù)學(xué)這一強有力的工具,對于物理知識的理解可以起到事半功倍的效果。
1.利用數(shù)學(xué)概念、圖像等幫助學(xué)生理解某些物理問題。抽象思維在物理學(xué)中很重要,而在物理學(xué)習(xí)中進(jìn)行抽象思維的時候,數(shù)學(xué)是不可缺少的非常有力的工具。例如,通過數(shù)學(xué)中極限的概念,幫助學(xué)生建立瞬時速度的概念,推導(dǎo)出勻變速直線運動的位移公式。再如“直線運動”一章的學(xué)習(xí),可利用位移—時間,速度—時間,加速度—時間等的各種圖像,讓學(xué)生判斷物體的運動類別,敘述其運動特點,這樣利用圖像的特點,使學(xué)生加深了對位移、加速度等概念的理解,自然也就掌握了各種運動的特點。
2.培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識來推導(dǎo)物理公式的能力,從而擴展物理知識,加深對物理知識的理解。例如,學(xué)習(xí)完動量定理后,可引導(dǎo)學(xué)生從牛頓第二定律出發(fā)導(dǎo)出動量定理,再引導(dǎo)學(xué)生理解二者的聯(lián)系與區(qū)別,即牛頓第二定律只表明外力對物體的即時作用(力的瞬時效果),動量定理反映了外力在這段時間里的積累效果(累積效應(yīng))。這樣既可以使學(xué)生更透徹地理解牛頓第二定律和動量定理,又可以幫助他們領(lǐng)會物理知識間的內(nèi)在聯(lián)系。
3.利用數(shù)學(xué)的邏輯特點,使物理知識系統(tǒng)化。當(dāng)數(shù)學(xué)賦予物理工具的時候,也就把物理納入它的應(yīng)用范圍。將數(shù)學(xué)的邏輯性特點應(yīng)用于物理,可將物理知識串珠成線、成面,使物理知識系統(tǒng)化,渾然一體。例如各種物理復(fù)習(xí)資料中的知識框架。
三、利用數(shù)學(xué)在物理中的應(yīng)用,加深學(xué)生對數(shù)學(xué)的理解
數(shù)學(xué)進(jìn)行的是抽象思維,當(dāng)將其放之于物理應(yīng)用這一載體,抽象的東西便可形象化一些,使其更適合學(xué)生的認(rèn)知水平。例如,“帶電粒子在洛倫茲力作用下的圓周運動”一節(jié),需要用到大量的圓的知識,簡諧波要用到三角函數(shù)的知識等,這樣就為數(shù)學(xué)知識的應(yīng)用創(chuàng)設(shè)了具體情景,數(shù)學(xué)知識不再那么抽象枯燥,自然就會加深學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的理解。更為重要的是,通過數(shù)學(xué)知識在物理中的應(yīng)用,學(xué)生體會到了數(shù)學(xué)知識的價值和學(xué)科間互相滲透交融的喜悅,必將激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。
四、創(chuàng)造物理與數(shù)學(xué)綜合應(yīng)用的機會,使學(xué)生的綜合能力得到發(fā)展
不斷發(fā)展的社會需要我們培養(yǎng)綜合型的人才,為學(xué)生創(chuàng)造各學(xué)科知識綜合應(yīng)用的機會是我們教師的首要任務(wù)。我們物理教師應(yīng)當(dāng)抓住物理學(xué)科和數(shù)學(xué)學(xué)科相互滲透的特點,創(chuàng)造一個良好的物理環(huán)境,培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力,同時又要用到一定的數(shù)學(xué)知識來解決物理問題,這樣使兩種學(xué)科互相促進(jìn)互為提高。例如在物理實驗中要引導(dǎo)學(xué)生把實驗觀測和數(shù)學(xué)推導(dǎo)這兩種手段有機地結(jié)合起來,以觀察、實驗的感性材料為依據(jù),運用數(shù)學(xué)方法(包括公式和圖像)來對其進(jìn)行計算、分析、概括、推理,得出經(jīng)驗規(guī)律,并進(jìn)一步抽象為物理定律。
物理與數(shù)學(xué)有千絲萬縷的聯(lián)系,同時又有著本質(zhì)的區(qū)別。我們物理教師既要防止將物理課變成簡單的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和數(shù)學(xué)運用課,又要學(xué)會靈活地運用數(shù)學(xué)知識為物理教學(xué)服務(wù),使二者達(dá)到最佳組合,培養(yǎng)學(xué)生推理、探索的能力和創(chuàng)新精神,從而提高他們的科學(xué)“預(yù)見”能力,使他們得到和諧綜合發(fā)展。
(作者單位 山西省介休市職業(yè)中學(xué))