陳柯安
所謂數(shù)值計算,具體指的就是通過數(shù)字計算機的應用,對數(shù)學問題近似解加以求解.一般情況下,數(shù)值計算的研究目的就是借助計算機解答不同類型的數(shù)學問題.目前階段,伴隨計算機的發(fā)展與普及,更多計算領域的問題都可以隸屬數(shù)值計算范疇.作為一名高中生,在學習物理的過程中,同樣可以將數(shù)值計算引入其中.基于此,文章將數(shù)值計算作為研究重點,闡述其在高中物理學習中的具體應用,希望為其他同學的學習提供有價值的參考依據(jù).
一、高中物理學習中引入數(shù)值計算的可行性與
必要性闡釋
1.可行性.一方面,順應高中物理發(fā)展需求.自新課程改革以后,高中物理課程更強調學生在物理問題探究方面的科學性.若條件允許,還應當為學生提供必要的發(fā)展條件,使學生能夠在物理學習的過程中更好地聯(lián)想并發(fā)現(xiàn)解決存在的問題,拓展個人的思維.與此同時,要適當?shù)丶涌於嗝襟w資源開發(fā)和利用的速度,有效融合信息技術和物理課程,綜合考慮物理教學實際需求,適當?shù)剡x用計算機軟件完成物理知識的學習.由此可見,高中物理教學可以確保應用計算機功能的充分發(fā)揮,豐富教學的內涵,在其中合理地引入數(shù)值計算,使學生能夠更積極主動地學習物理知識,這同樣也代表了數(shù)值計算在物理學習中的應用和時代發(fā)展需求相適應.另一方面,為高中物理學習奠定基礎.基于信息時代的快速發(fā)展,計算機技術的重要性逐漸突顯出來,并被廣泛地應用在多個領域.目前,信息技術在高中教學工作中也得到了應用,特別是信息技術課程的開設,所以我們必須要具備基礎計算機能力,為數(shù)值計算應用奠定基礎.
2.必要性.在物理學習的過程中有效地引入數(shù)值計算,使學生可以在短時間內理解物理知識與現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)物理學規(guī)律.而且,數(shù)值計算的應用能夠解決以前無法處理的物理問題.特別是粒子能力的計算,將數(shù)值計算引入其中,能夠對傳統(tǒng)物理學習方法的缺陷加以彌補.與此同時,將數(shù)值計算引入到物理問題解決中,還可以在短時間內解決問題,讓我們切實地感受學習的快樂與成就感,更好地投入到物理知識的學習中.由此可見,在利用數(shù)值計算學習物理知識的過程中,可以優(yōu)化自我問題解決的能力,提升學科素質水平,為物理學科的后續(xù)學習提供必要的保障.
因此,作為高中生,也必須要具備一定的計算機水平.在高中物理學習中引入數(shù)值計算,使我們計算機應用的能力明顯提高.這樣一來,就能夠借助數(shù)值計算方式處理物理問題,對更多物理知識進行接觸,對計算機軟件技術形成深入的了解,更靈活地運用計算機軟件對存在的物理問題加以分析和解決.
二、高中物理學習中引入數(shù)值計算的具體路徑
學習高中物理知識的過程中,將數(shù)值計算應用于其中,可以有效地運用計算機語言,并且借助專業(yè)數(shù)學軟件,充分發(fā)揮軟件的作用.
以Excel表格為例,其屬于office軟件中的數(shù)據(jù)處理軟件,一般也被稱之為電子表格.軟件本身具備計算功能,可以生成圖形并開展統(tǒng)計工作.另外,軟件的內部還設置了函數(shù)計算公式,學生可以結合個人的需求合理地運用內設函數(shù).與此同時,部分函數(shù)公式的自定義也能夠實現(xiàn),只要將相應的數(shù)據(jù)輸入到單元格內部即可,進而完成函數(shù)計算的目標.通常情況下,這種計算方法可以在某些表達式計算中使用,而且可以實現(xiàn)迭代運算的目的.與此同時,借助數(shù)據(jù)信息也能夠繪制出直觀性的圖形,使學生可以結合自身需求,及時地形成圖形.最重要的是,圖表可以結合實際需求完成縮放和編輯,特別是散點圖當中的曲線圖,可以借助多項式插值的方式繪制成平滑的曲線.通常情況下,將Excel表格應用在高中物理學習的數(shù)值計算中,主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
1.分析某種物理量數(shù)值的過程中,可以通過對物理定律及定理的應用,將最終的表達式推導出來.但由于這種類型的表達式十分復雜,很難使用初等數(shù)學工具加以分析,因而可以借助Excel表格的特有功能,完成數(shù)值計算.
2.在積分亦或是級數(shù)演化求和方面,經常會出現(xiàn)物理規(guī)律推導的過程,但卻經常出現(xiàn)一帶而過的情況.針對這一問題,同樣可以借助Excel表格數(shù)值計算方法進行解決.
3.在解答物理超越方程的時候,受到數(shù)學知識的限制,在一般習題中并不會出現(xiàn),但是在物理競賽中會涉及,所以也需要借助Excel表格來完成數(shù)值計算.
綜上所述,通過以上對數(shù)值計算在高中物理學習中應用的研究與分析發(fā)現(xiàn),這種方式不僅能夠將計算機功能發(fā)揮出來,還可以有效地解決物理學習中的抽象問題,保證我們物理問題解決的能力不斷增強,并優(yōu)化學習物理知識的質量與效果.