摘 要:物理和數(shù)學是緊密聯(lián)系、相互影響的兩門學科,數(shù)學是物理的工具,物理促進數(shù)學的發(fā)展。兩者的這種關(guān)系要求我們?nèi)リP(guān)注它們之間的教學滲透。
關(guān)鍵詞:物理學習;數(shù)理結(jié)合;知識遷移
運用數(shù)學語言表達概念、規(guī)律
我們在物理教學中需要引導(dǎo)學生把概念和規(guī)律的基礎(chǔ)結(jié)合到數(shù)學表達式中去,重視其內(nèi)在的物理含義,從具體現(xiàn)象或問題出發(fā),了解物理概念的實質(zhì),并理清其中的文字表述,最后再用數(shù)學語言來總結(jié)這一規(guī)律。教學中需要學生做到理解概念和規(guī)律中各個物理量的意義,而不是單純地記下其數(shù)學表達式,要做到能在公式的物理意義和數(shù)學表達間進行互譯。
1. 應(yīng)用比例關(guān)系解決問題
中學物理中有專門一類題稱為比例類題目,最簡單的例如:
A、B兩物體做勻速直線運動,兩者通過的路程之比為1∶2,所用時間之比為3∶2,求A、B兩物體的速度之比。
它可以靈活地設(shè)計為選擇題、填空題等,內(nèi)容可以涵蓋力學、熱學、電學等內(nèi)容,也可以靈活地考查學生對知識的理解和應(yīng)用。其中,對學生要求較高的是將公式變形為比例關(guān)系的一種解題思路。例如:浮力公式在應(yīng)用中就可以做一些變式處理,F(xiàn)浮=ρ液·g·V排,若漂浮/懸浮,則F浮=G物,又因為G物=m物·g=ρ物·V物·g,所以ρ液·V排·g=ρ物·V物·g,化簡得ρ液·V排=ρ物·V物,變形為V排V物=ρ物ρ液。若將公式做如上處理,則有兩個好處:①已知其中三項,那么代入比例關(guān)系可求解;②其中V排V物實際上就是物體浸入液體體積和總體積的比,若已知浸入幾分之幾或露出幾分之幾,也可以立馬求出ρ物ρ液,一般以水為液體,則又可以求出物體密度。反之亦然。
2. 公式變形幫助理解概念
仍然以浮力為例,浮力概念是初中生比較貼近生活卻難以理解透徹的一個概念。本課難點主要是公式的應(yīng)用,初中生往往簡單地將數(shù)據(jù)代入公式,而不能真正地理解概念。例如壓強和浮力的關(guān)系實際上是相通的,而初中生大都當成兩個獨立概念來理解,我們可以通過公式變形來幫助理解。
從而可以更好地理解浮力產(chǎn)生的原因,即上下表面的壓力差。而下表面壓力向上且較大,上表面壓力向下且較小,F(xiàn)合=F向上-F向下,可得方向總是豎直向上的,與浮力概念吻合,可以進一步加深理解。
3. 等量關(guān)系分析動態(tài)問題
如圖所示,一個輕質(zhì)杠桿可繞軸O轉(zhuǎn)動,在直桿的中點掛一重物,在桿的另一端施加一個垂直于杠桿的動力F,將直桿從右下位置慢慢抬起到水平位置過程中,力F大小的變化情況是()
A. 一直增大
B. 一直減小
C. 保持不變
D. 無法確定
根據(jù)杠桿原理F1·L1=F2·L2,總共有動力、動力臂、阻力、阻力臂四個變量,若同時對四個變量進行分析,對初中生來說難度太大,那么可以將難度分散,逐一突破。
首先,從簡單的入手,找出題中不變的量,有阻力G和動力臂L1,然后利用“圈圈法”,將公式中不變的量圈出,F(xiàn)1·L1=G·L2,將公式中圈出的量暫時忽略不看,則可以發(fā)現(xiàn)F1和L2成正比例關(guān)系,即同增同減,最后,題目就化簡為對L2的分析了。L2在變大,F(xiàn)1那么也在變大。
本題中利用等量關(guān)系,將公式中四個變量化簡為一個變量,大大降低了題目的難度。利用數(shù)學知識能化繁為簡,有利于學生對該難點的突破。
4. 數(shù)學遷移時的常見問題
在學生的理解中,數(shù)學就是數(shù)學,而物理就是物理,很難將兩者結(jié)合起來運用。要解決這個問題,我們需要把握以下幾個方面:
(1) 在教學中,要使學生理清文字表述、公式表達、圖像描述,引導(dǎo)他們通過數(shù)學思維,把文字表述轉(zhuǎn)換成其他數(shù)學語言的表述,這是實現(xiàn)物理入門的關(guān)鍵之一。
(2) 在推演公式時,要使學生感受數(shù)學推算的規(guī)范,力求精準。
(3) 在物理實驗中,要使學生抽象出數(shù)學形式,使他們以數(shù)學概念的理解方式來理解抽象出來的物理概念并加以理解。
(4) 在具體問題中,要使學生努力回憶,積極調(diào)動一切所學的數(shù)學知識來為解題服務(wù),形成一套獨有的解題策略,靈活運用所理解的知識并升華、轉(zhuǎn)變。
參考文獻:
[1]丁華.促進初中生運用數(shù)學知識解決物理問題的教學研究[D].長沙:湖南師范大學,2012.
[2]王貴忠,藥樹棟,霍建新.大學物理學課程中蘊涵的物理學思想[J].晉中學院學報,2010,(3):16-18.
[3]王溢然.中學物理思維方法叢書[M].鄭州:大象出版社,1994.
[4]王榮.論基礎(chǔ)物理教學中的數(shù)理匹配[J].青海師范大學民族師范學院學報,2006,17(01).
作者簡介:
朱吉,江蘇省蘇州市,昆山市周市中學。endprint