用数学知识解决物理问题
运用数学知识解决物理问题的几种方法
运用数学知识解决物理问题的几种方法数学是一门基础学科,它为其它学科的学习与研究提供了理论依据。
物理学是一门建立在观察和实验基础上的学科,要学好物理,需要有较好的数学基础知识。
数学知识对于物理学科来说,绝不仅仅是一种数量分析和运算工具,更主要的是它是物理概念的定义工具和物理定律、原理的推导工具,物理学中有大量的概念和定律、原理都是用数学式来表达和定量的,所以要学好物理离不开数学知识的运用。
另外,数学也是研究物理问题进行科学抽象与思维推理的工具,运用数学方法研究物理问题本身就是一种重要的抽象思维,因此,物理学中对学生运用数学分析和解决物理问题的能力提出了较高要求。
下面是我从多年的教学经验中总结的几种解决物理问题的数学方法:一、三角函数与物理极值问题的结合如图a所示,一物体以一定的速度v沿足够长的固定斜面向上运动,此物体在斜面上的最大位移与斜面倾角的关系如图b所示.设各种条件下,物体与斜面间的动摩擦因数不变,取g=10 m/s2.试求:(1)物体与斜面之间的动摩擦因数及物体的初速度大小;(2)θ为多大时,x值最小?求出x的最小值.答案(1) 5 m/s (2) m解析(1)当θ为90°时,由运动学知识可得:v=2gh设动摩擦因数为μ,当θ=0°时摩擦力大小为:F=μmgfFf =ma1由运动学公式可得:v=2a1x联立以上各式解得:μ=,v=5 m/s(2)对于任意角度,根据动能定理可得,物体对应的最大位移x满足的关系式:mv=mgx sin θ+μmgx cos θ上式变形可得:x===μ=tan φ,则x的最小值为xmin==h= m对应的θ=-φ=-=二、物理问题与几何知识的结合如图所示,在斜面上有四条光滑细杆,其中OA杆竖直放置,OB 杆与OD杆等长,OC杆与斜面垂直放置,每根杆上都套着一个小滑环(图中未画出),四个环分别从O点由静止释放,沿OA、OB、OC、OD滑到斜面上所用的时间依次为t1、t2、t3、t4.下列关系不正确的是( )A.t1>t2B.t1=t3[来源:学科网]C.t2=t4D.t2<t4答案C解析以OA为直径画圆建立等时圆模型,小滑环受重力和支持力,由牛顿第二定律得a=g cos θ(θ为杆与竖直方向的夹角)由图中的直角三角形可知,小滑环的位移x=2R cos θ由x=at2,得t==2=2,t与θ无关,可知从圆上最高点沿任意一条弦滑到底端所用时间相同,故沿OA和OC滑到底端的时间相同,即t1=t3,OB不是一条完整的弦,时间最短,即t1>t2,OD长度超过一条弦,时间最长,即t2<t4,选项A、B、D正确,C错误.三、函数表达式与物理问题结合如图所示,半圆形光滑轨道固定在水平地面上,半圆的直径与地面垂直,一小物块以速度v从轨道下端滑入轨道,并从轨道上端水平飞出,小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关,此距离最大时,对应的轨道半径为(重力加速度大小为g)( )A. B. C. D.答案B解析小物块由最低点到最高点的过程,由机械能守恒定律得mv2=2mgr+mv,小物块做平抛运动时,落地点到轨道下端的距离x=v1t,又2r=gt2,联立解得,x=2,由数学知识可知,当r=时,x最大,故选项B正确.四、数列和归纳法在物理中的应用物理情境中也有很多问题与数列有关.某一复杂物理过程中如果同一物理情境重复出现,往往会涉及数学归纳法和数列知识的应用.高中物理涉及的数列知识主要有等差数列、等比数列、通项公式和前n项和公式的应用等.解题的基本思路分三步:第一步,逐个分析开始阶段的几个物理过程;第二步,利用数学归纳法寻找变化物理量的通项公式;第三步,应用数列知识分析求解.如图所示,竖直放置的半圆形光滑轨道半径为R,圆心为O,下端与水平轨道在B点平滑连接.一质量为m的物块(可视为质点),置于水平轨道上的A点.已知A、B两点间的距离为L,物块与水平轨道间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g.(1)、若物块能到达的最高点是半圆形轨道上与圆心O等高的C点,则物块在A点水平向左运动的初速度应为多大?(2)、若对物块始终施加水平向左的恒力F=μmg,并将其从A点由静止释放,且运动过程始终不脱离轨道,求物块第2n(n=1,2,3,…)次经过B点时的速度大小.答案(1) (2)()n-2解析(1)、设物块在A点时的速度为v1,由动能定理有:-μmgL-mgR=0-mv解得:v1=.(2)、设第2、4、6、…、2n次经过B点时的速度分别为v2、v4、…、v2n第2、4、6、…、2n次离开B点向右滑行的最大距离分别为L1、L2、…、Ln,则有:(F-μmg)L=mv-(F+μmg)L1=0-mv(F-μmg)L1=mv解得:==同理=,…,=综上有:=()n-1得:v2n=()n-2.总之,在学习物理过程中,我们应该从分析物理现象着手,运用物理规律,把物理问题转化为数学问题,把物理、数学知识有机地结合起来,融会贯通,培养数学知识来分析和解决物理问题的能力,对学好物理具有十分重要的意义。
运用数学知识解决高中物理问题的探索
运用数学知识解决高中物理问题的探索近年来,随着教育改革的深入推进和科技的发展,越来越多的高中生开始关注数学与物理之间的联系。
事实上,数学与物理这两门学科不是毫无关系的,而是有着紧密的联系。
这里,我们将探讨如何运用数学知识来解决高中物理问题,以及这种探索背后的意义和价值。
一、数学与物理的联系数学和物理是两门学科,但它们并不是相互独立的。
它们两者之间有许多相互关联和相互促进的关系。
简单来说,物理是利用数学理论解决自然现象和过程中的相关问题。
揭示自然界中物理规律与现象的本质是物理学家的使命之一,而数学则为物理学家提供机理研究和解决问题的工具。
因此,二者紧密联系,相互借助,相互促进。
二、运用数学解决高中物理问题的方法运用数学解决高中物理问题的方法主要有以下几种:(一)运用微积分分析物理问题运用微积分分析物理问题是解决高中物理问题的重要方法之一。
因为微积分通常被用来研究描述物理问题的连续变化,例如加速度与速度的变化等。
如果我们要计算平均速度、平均加速度、平均力等非常理想化的概念,几乎就不可能避免微积分的使用。
微积分是用复杂的公式推导和计算难以解决的问题的有力工具。
例如,在高一的力学学科中,如果我们想求出一个物体的向下掉落的加速度,我们可以通过对轨迹的微积分来解决这个问题。
(二)运用向量分析物理问题那么我们如何求解体系、运动的方向和大小呢?这里我们就需要运用向量分析。
向量也常被称为矢量。
一个向量表示对象的大小和方向,或者说它是一个带有方向的数学量。
学习向量也是高中物理学科中的一个重要的阶段。
这是因为它们被广泛应用于描述运动和力等物理量。
使用向量可以处理各种不同的向量运算,例如向量加法,和计算构成向量的角度和方向。
在高一的力学学科中,例如,我们可以使用向量来描述引力和其他力的作用方式。
(三)利用公式和方程式计算问题运用公式和方程是解决高中物理问题的一个常见方法。
数学公式可以帮助我们计算出物理系统的运动和特征,例如力等。
巧用数学知识妙解物理题
巧用数学知识妙解物理题篇一:巧用数学知识妙解物理题是指在物理学研究中,运用数学知识来解决物理问题的一种有效方法。
数学是一种强大的工具,可以帮助我们理解物理现象、预测未来发展趋势,甚至能够为物理实验提供精确的数据分析。
本文将介绍如何用数学知识解决物理问题,并拓展相关知识点。
一、基本数学知识在解决物理问题时,我们需要掌握一些基本数学知识,例如代数、微积分、三角函数等。
代数知识可以帮助我们解决线性方程组和向量问题,微积分则可以帮助我们解决曲线和极限问题,而三角函数则可以帮助我们解决一些简单的几何和三角学问题。
二、应用数学知识在解决物理问题时,我们还可以运用一些高级数学知识,例如微分方程、概率论和统计学等。
微分方程可以用来描述动力系统的行为,概率论和统计学可以用来解决物理实验中的数据分析和预测问题。
三、数学方法和技巧在解决物理问题时,我们还需要掌握一些数学方法和技巧,例如优化方法、数值方法和模拟方法等。
优化方法可以用来解决优化问题,例如资源分配和工程设计,而数值方法和模拟方法则可以用来预测物理系统的演化和行为。
四、数学与物理学的结合数学与物理学的结合是解决物理问题的关键。
在物理学中,我们需要将物理问题抽象为数学模型,然后运用数学方法和技巧来解决。
例如,在牛顿力学中,我们可以使用微积分和三角函数来解决运动问题,而在量子力学中,我们需要使用概率论和统计学来解决不确定性问题。
数学知识在解决物理问题中发挥着重要的作用。
掌握基本数学知识、应用数学知识、数学方法和技巧以及数学与物理学的结合,可以帮助我们更好地理解和解决物理问题。
篇二:巧用数学知识妙解物理题是指在物理题目中,运用数学知识进行分析和解决的方法。
物理是一门与大自然息息相关的学科,其中充满了各种奇妙的规律和现象,而数学则是这些规律和现象的基础。
因此,巧用数学知识来解物理题,不仅能够加深对物理知识的理解,还能够帮助我们更好地理解和解决实际问题。
在解物理题时,我们可以运用一些基本的数学知识,例如代数、三角函数、微积分等。
浅议解决物理问题的数学方法
浅议解决物理问题的数学方法宝坻一中张玉强运用数学方法解决物理问题是高中物理课要培养学生的五种能力之一。
最近几年的高考不断出现了考查用数学方法解决物理问题能力的题目。
尤其是现在又实施了“3+综”的考试形式,对跨学科的综合能力的考查逐年提高。
因此,教师在教学的过程中,应有意识地培养学生利用数学方法解决物理问题的能力。
所谓解决物理问题的数学方法,就是根据物理问题中所遵循的物理规律,经过推理论证、数学运算,导出表示各物理量之间关系的方程式,然后运用数学有关知识解决物理问题。
下面就解决物理问题中常用的几种数学方法做如下归纳总结:一、一般函数的应用在分析物理问题中的动态问题时,往往需要把要分析的量(Y)与已知代表动态的量(X),通过物理规律建立起一定的函数关系y=f(x),从而确定要分析的量的变化情况。
例1、图1所示,绳与杆均轻质,承受弹力的最大值一定,A端用铰链固定,滑轮在A点正上方(滑轮大小及摩擦均可忽略),B端吊一重物,现施拉力F,将B端缓慢上拉(均未断),在A杆达到竖直前()A、绳子越来越容易断B、绳子越来越不容易断C、AB杆越来越容易断D、AB杆越来越不容易断解析:设AC=l1,AB=l2,BC=l3,BD=a,AD=b,CD=c由共点力平衡条件得:⎩⎨⎧=+=G F F F F NN αθαθcos cos sin sin 得:1222sin cos l Gl ac l a l b G ctg G F N =⨯+=+=αθθ 故可知AB 杆受力大小不变,所以选项C 、D 都错。
13312sin sin l Gl l b l bl Gl F F N =⨯==αθ 由于l 3在逐渐减小,故F 逐渐减小,所以选项B 正确例2、如图2所示的电路,M 、N 两端的电压U保持恒定,R 为定值电阻,当滑动变阻器R 0(总阻值也为R )的滑动端p 从a 端滑向b 端的过程中,试分析安培表的读数变化情况。
解析:设滑动变阻器ap 部分的电阻为X ,求出通过安培表的电流I 与x 的函数关系式。
巧用数学方法解决物理问题
巧用数学方法解决物理问题数学和物理两门学科具有密切的联系。
数学知识对于物理学科来说,决不仅仅是一种数量分析和运算工具;更主要的是物理概念的定义工具和物理定律、原理的推导工具;另外,运用数学方法研究物理问题本身就是一种重要的抽象思维,因此,数学也是研究物理问题进行科学抽象和思维推理的工具。
运用数学方法解决物理问题的能力,是中学物理学习的目标之一。
用数学变换的方法,得到解决相关问题的数学表达式,是拓宽学习者思维的重要手段之一,同时可以解决一些常规物理方法难以解决的问题。
常见的方法有:比例法、极值法、极限法、函数及函数图象法、不等式法、列方程法、集合法等。
下面笔者从上面所提的问题重点对极值法、极限法、还原法、相似三角形比例法、化归法讨论说明。
一、运用二次方程的根式判断巧解计算题当在解题过程中,我们碰到一个含有两个未知数而只能列出一条方程式的时候,我们只要巧用一元二次方程式中的b2-4ac≥0这一条件就会使问题迎刃而解。
例1:电阻r1、r2串联时总电阻为20欧,则并联时的总电阻为()a.一定小于5欧b.一定大于5欧小于10欧c.一定小于或等于5欧d.一定大于10欧=202-4×1×20r≥0;r≤5欧所以选a.二、运用极限法巧解物理题(或叫极端法)此法是在有一个方程式中含有两个变量的时候,只要假设其中一个变量在最大与最小这两种极端的情况下,进行分析得出结论的方法。
例2:电路的滑动变阻器最大阻值r为20欧,电源的电压保持不变,r0为定值电阻。
当变阻器的滑片位于最左端时,电流表的示数为0.3安,则把变阻器的滑片向右移到c点(rbc=1/5r)时,通过r0的电流大小可能是( )a.0.28ab.0.33ac.0.39ad.0.41a解:答案为a.例3:电源的电压一定,r1=10欧,r2=30欧,当开关s1、s2都闭合时,电流表的示数为3.0a,电压表的读数不为零,则当开关s1闭合时,s2断开时,电流表的示数可能是()a.4.0a b.5.0a c.3.0a d.3.6a解:解法同上答案为d三、运用二次函数极值法巧解物理题本法是利用数学上的二次函数求极值的方法与二次方程的δ=b2-4ac≥0的应用有异曲同工之妙。
巧妙运用数学思想解决物理问题
巧妙运用数学思想解决物理问题数学和物理是两门密不可分的学科,数学为物理提供了严密的逻辑推理和精确的计算方法,而物理为数学提供了实际的应用场景和验证。
在物理问题中,巧妙运用数学思想能够帮助我们更好地理解和解决问题,本文将通过几个例子介绍如何运用数学思想解决物理问题。
一、用微积分解决运动问题在物理学中,运动问题是一个很常见的问题。
而微积分可以帮助我们更深入地理解和解决运动问题。
一个物体沿着直线运动,速度随时间的变化规律为v(t),要求在t1到t2时间内的位移是多少。
这个问题可以通过积分v(t)dt来解决,得到的结果就是在t1到t2时间内的位移。
二、用矩阵解决力学问题在力学问题中,矩阵的运用也是非常广泛的。
一个物体受到多个力的作用,力的大小和方向都可以表示为矩阵形式,那么物体的受力情况可以通过矩阵相乘来表示。
在刚体运动问题中,矩阵的运用也非常广泛。
一个刚体绕着固定轴线旋转,其转动姿态可以用旋转矩阵表示,这样就可以通过矩阵的乘法和逆运算来解决刚体的旋转问题。
在动力学问题中,微分方程的运用也是非常广泛的。
一个物体受到外力的作用,其受力大小和方向随时间的变化规律为F(t),那么物体的运动状态可以通过微分方程F=ma来描述,通过求解这个微分方程,就可以得到物体的运动规律。
通过以上几个例子,我们可以看到,在解决物理问题中,数学思想的运用是非常重要的。
数学既可以帮助我们更深入地理解物理规律,又可以帮助我们更高效地解决物理问题。
在学习物理的我们也要注重数学的学习,将两者结合起来,才能更好地掌握和应用物理知识。
在实际生活中,我们也可以通过巧妙运用数学思想来解决一些实际的物理问题。
当我们想要设计一个复杂的机械结构时,可以通过矩阵的运用来分析力的受力情况,从而更好地设计出稳定和安全的机械结构。
又当我们想要控制一个复杂的系统时,可以通过微分方程的运用来描述系统的动力学特性,从而更好地设计出高效和稳定的控制系统。
如何用数学知识处理物理问题
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笔者在教 学中发现 , 有些 同学数学 知识掌握得 相当牢 固 , 物理概念 也 比较 清晰 , 在应用 数学 知 但 识 处理 物理 问题 时 , 却往往 不知如 何分析 、 怎样解
的转 折点 , 较第 ( ) 1 问难 度稍 大一些 , 在 点 , 对滑
第 ( ) 中 曰点是滑块做 圆周运动与平抛运 动 2问
1 8
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答 , 能将 物理问题转化成数学模 型 , 不 出现 数 、 理脱 节 的现象 , 这样不利于学生能力的培养和提高. 本文
以一 典型试 题为例 , 为同学们应用数学 知识 处理物 理 问题 , 做一个简单的示范. 例 题 如图 1 示, 所 0为竖直 平面内光 滑圆弧
2 三角代换法 .
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巧用数学知识求解物理问题
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始 运 动 , 速 度 为 v 沿 x正 方 向 。后 来 , 子 经 过 Y轴 上 的 初 , 粒
用 得 非 常 熟 练 的 方 法 却 在 物 理 解 题 中 运 用 不 出 来 , 些 都 P点 , 时 , 度 方 向与 Y轴 的 夹 角 为 3 。 P 到 O 的 距 离 为 这 此 速 O, 影 响 了 学 生 物 理 成 绩 的 提 高 。 数 学 中 , 生 熟 悉 了 a c 、 L, 图所 示 , 计 重 力 的 影 响 , 磁 场 的 磁 感 应 强 度 B 的 大 学 b d 如 不 求 x z 他 们 的 解 题 方 法 能 用 得 很 好 , 母 变 成 了 v a tF、 小 和 x y, 字 、 、、 U、 y平 面 上 磁 场 区域 的 半 径 R。 IE等 , 们 掌 握 的 数 学 知 识 有 时 很 难 迁 移 过 来 。 为 此 , 、 他 应
数学知识在物理解题中的应用
数学知识在物理解题中的应用摘要:本文通过讲解典型例题,说明一次函数和二次函数在物理解题中的应用,提高学生应用数学知识来解决物理问题的能力.关键词:一次函数二次函数物理问题解题如何提高学生的解题能力是每位教师都必须面对且亟待解决的问题,而数学知识作为解决问题的工具,在初中物理学科的解题中有广泛的应用,尤其是一次函数和二次函数在物理解题方面的应用,况且许多物理问题都需要运用数学知识和结合图像的物理意义才能解决它.近几年中考物理在这方面也指向明确,重在考查学生的分析、比较、归纳、概括、逻辑思维和创新能力.下面结合自己在物理方面的教学经验列举几例,供同学们学习时参考.一、一次函数在解题中的应用一次函数是指解析式形如y=kx+b,在直角坐标系中为一直线,其中k为斜率,其表示这条直线的倾斜程度,在图像上表现k为的绝对值越大,直线的倾斜程度就越陡.b是截距,b的绝对值越大,直线在y轴上截得的距离就越大.例1:甲、乙两名同学进行百米赛跑,假如把他们的运动近似看做匀速直线运动处理,他们同时从起跑线起跑,经过一段时间后他们的位置如图(1)所示,图(2)中有四个在这段时间内两人运动路程s、速度v与时间t的关系图像,其中正确的是()分析:从图(1)明显可以看出乙跑步的速度大于甲的速度,由一次函数y=kx+b可知k值越大,其倾斜越陡,通过和公式s=vt比较可知v就相当于k.故选图2中的b选项.而选项c中显示甲的速度大于乙的速度,选项d中表示甲和乙都做匀加速直线运动.点评:解决此题的关键是正确运用一次函数y=kx+b方面的知识,读懂物理图像.选项d具有较强的迷惑性,可以用题干中“假如把他们的运动近似看做匀速直线运动处理”来排除它.例2:如图(3)所示,放在水平地面上的物体受到方向不变的水平推力f的作用,如图(4)所示是推力f与时间t的关系、物体运动速度v与时间t的关系.由图像可知,在0-2s时间段内,物体处于状态,推力f做的功为 j.在物体做匀速直线运动阶段,推力f做的功为 j.在2-4s时间段内,推力f做的功为分析:由图(4)可知物体在0-2s内,速度为0,故它处于静止状态,据做功计算公式w=f·s,可得推力f做的功为0j.同样可得在物体做匀速直线运动阶段,利用速度公式s=vt求出s=8米所以推力f做的功为16j.求在2-4s时间段内,推力f做的功难度很大,因为在常规思维下,无法用s=vt求出s,经过思考,会发现物体做匀速直线运动阶段移动距离s,就是这个矩形所围成的面积,况且纯粹从数学角度考虑s=vt也有“面积“意味.故2-4s物体移动距离等于图中三角形的面积4,进一步求得推力f做的功为12j.点评:求在2-4s时间段内,推力f做的功,具有挑战性,要求学生具备创新思维能力,发现物体在某段时间内移动距离s,等于其速度图像和横坐标轴(时间)所围成图形的面积.问题便迎刃而解,此题也体现了中考考查创造性思维这一命题特点.二、二次函数应用示例二次函数是指解析式形如y=ax+bx+c(a≠0)(或y=a(x+)+),当a>0时,在x=-的情况下,y有最小值.当ar>r b.r>r>rc.r>r>rd.r>r>r2.某次演练中,直升机悬停于高空,一伞兵跳伞后竖直降落,其速度v与t时间的关系如图(7)所示.下列判断正确的是()a.在0-t内,伞兵(含伞)受到的重力小于阻力.b.在t-t内,伞兵(含伞)受到的重力等于阻力.c.在t-t内,伞兵(含伞)的机械能不变.d.在t-t内,伞兵(含伞)受到的阻力保持不变.3.两个相同的容器分别装了质量相同的两种液体,用同一热源分别加热,液体的温度与加热时间的关系如图(8)所示.根据图像可知()a.甲液体的比热容大于乙液体的比热容.b.如果升高相同的温度,两种液体吸收的热量相同.c.加热时间相同,甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量.d.加热时间相同,甲液体的温度比乙液体的温度升高得多.4.如图(9)所示电源电压恒为3v,定值电阻的阻值为20ω,滑动变阻器的阻值变化范围为0-40ω,在不损坏电流表的情况下,滑片p位于什么位置时,电流表的示数最小?最小值是多少?[答案]1.c2.d3.a4.r=30ω时i=0.2a.。
学生如何运用数学知识处理高中物理问题
浅谈学生如何运用数学知识处理高中物理问题摘要:高中物理“培养学生运用数学处理物理问题的能力”的要求是:学生能理解公式和图像的物理意义,能运用数学进行逻辑推理,得出物理结论,要学会用图像表达和处理问题;能进行定量计算,也能进行定性和半定量分析。
关键词:数学方法;物理问题;分析一、数学知识的应用能力在物理学习中占据着重要的地位首先,数学是物理的语言,它以简洁精确的特点描述物理概念和规律。
例如,物理量的定义,像加速度、电阻、电场强度、磁感应强度等物理量的定义均用了比值定义。
在物理规律的表达如牛顿第二定律、欧姆定律等都体现了函数关系自变量与函数的关系。
在运动学中如v-t图像更能形象地描述运动特点、运动过程。
所以在物理概念规律时正是体现了数学的逻辑性。
所以,对学生来说,需要有良好的数学基础,如公式变形、比例运算、三角函数、函数方程、图象、对数、数列……其次,分析和解决物理问题的过程,就是应用所学物理知识和原理,将问题给出的物理情景,抽象或简化成各种概念模型和过程模型,用数学化的公式或方程表达出来,最后用数学知识解得结果。
在高中物理学习中,除了要掌握概念、规律,更重要的是应用规律概念解决问题。
在高中物理的学习中,解决力学、电磁学的三种途径;牛顿第二定律、能量、动量贯穿了整个高中物理的始终。
从平衡等式到牛顿第二定律到动能定理机械能守恒定律,到动量定理,到动量守恒定律,无不是列方程去解决物理问题。
二、高中物理学习中数理结合的具体体现高中物理“培养学生运用数学处理物理问题的能力”的要求是:学生能理解公式和图象的物理意义,能运用数学进行逻辑推理,得出物理结论,要学会用图象表达和处理问题;能进行定量计算,也能进行定性和半定量分析。
要实现上述目标,必须在物理学习中注重数理结合。
在中学阶段,运用数学工具解决物理问题的学习主要表现在以下两个方面:1.运用数理结合进行物理概念和物理规律的学习物理概念是对物理现象的概括,是从个别的物理现象、具体过程和状态中抽象出的具有相同本质的物理实体。
用数学知识解决物理问题的实例
用数学知识解决物理问题的实例
在物理学中,数学是一种非常重要的工具,因为它可以帮助我们理解和描述自然界中的现象。
以下是一些使用数学知识解决物理问题的实例:
1. 通过微积分求解速度和加速度
在物理学中,速度和加速度是非常重要的概念。
通过微积分,我们可以推导出速度和加速度的表达式,从而更好地理解它们在物理学中的作用。
2. 使用矩阵运算解决力学问题
矩阵是数学中的一个重要概念,可以用来描述力学体系中的物体运动。
通过使用矩阵运算,我们可以更好地理解力学系统中的物体运动和相互作用。
3. 使用微积分和向量运算解决电磁学问题
电磁学是物理学中的一个重要分支,涉及到电场和磁场的相互作用。
通过使用微积分和向量运算,我们可以更好地理解电磁学中电场和磁场的运动和相互作用,从而解决许多电磁学问题。
4. 通过统计学和概率论解决热力学问题
热力学是物理学中的一个重要分支,涉及到物体的热力学性质,如温度,热量和热容量等。
通过使用统计学和概率论,我们可以更好地理解热力学中的概念和方程,从而解决许多热力学问题。
总之,在物理学中,数学是一种非常重要的工具,可以帮助我们更好地理解和解决许多物理学问题。
数学知识在高中物理解题中的应用研究
数学知识在高中物理解题中的应用研究
数学和物理是紧密相关的学科,高中物理解题中的许多问题都需要数学知识来得出正确的答案。
本文主要研究数学知识在高中物理解题中的应用。
一、图像解法
在高中物理中,许多问题都涉及到图像的解法。
例如,光学中的反射和折射问题,通过构造光线图解法可以方便地找到物镜和像的关系。
同时,通过图像解法可以方便地解决角度问题,如光路角和入射角等。
二、向量解法
向量是高中物理中经常使用的一种工具,通过向量的知识可以方便地解决力学问题。
例如,求一个物体在坡面上滑行的加速度,可以通过将重力的向量分解为沿坡面方向的分力和垂直于坡面方向的分力,然后求出沿坡面方向的分力。
三、微积分解法
微积分是高中物理中不可或缺的数学知识之一,通过微积分的知识可以帮助我们解决一些变化的问题,例如速度和加速度的求解。
同时,微积分的知识还可以帮助我们解决求面积和体积的问题。
四、代数解法
代数是高中数学中最重要的一部分,代数的知识在物理中同样也有着广泛的应用。
例如,在电路中通过欧姆定律可以列出代数方程式,进而求解电路中的电流和电压。
同时,在力学问题中也可以使用代数解法,如通过牛顿定律列出代数方程式解决问题。
总之,数学知识在高中物理解题中占有重要地位,掌握扎实的数学知识可以帮助我们更加轻松地解决高中物理中的各种问题。
同时,在学习高中物理时也应注重数学的应用,通过多种角度和方法解决物理问题,才能更好地理解物理概念和知识。
高中物理:运用数学方法来解决物理问题
高中物理:运用数学方法来解决物理问题一、几何方法把物理问题转化为几何问题,利用几何关系来研究物理问题.例1、用细绳AO、BO悬挂一重物,BO水平,O为半圆形支架的圆心,悬点A和B在支架上.悬点A固定不动,将悬点B从图1所示位置逐渐移动到C点的过程中,分析OA绳和OB绳中的拉力变化情况.分析:本题是静力学中的动态平衡问题,即物体在三力作用下处于平衡状态,任意两个力的合力与第三个力是平衡力.求解本题的关键为:一是完成由物理问题向几何问题的转换,画出对应的矢量三角形;二是利用三角形的性质来讨论力的变化问题.解析:依据题意分析可知,在B点沿圆弧BC由B移动到C的过程中,虽然绳BO对O点的拉力F B、AO对D点的拉力F A都发生变化,但两个拉力的合力F却保持不变(三力作用下物体处于平衡状态,任意两个力的合力与第三个力大小相等,方向相反,即F=-G).依据题意作出F A、F B及其合力F的矢量三角形如图2所示,当B点沿圆弧BC由B向C移动时,BO与竖直方向的夹角逐渐减小.如图2所示,随着角的减小,作出的三角形依次为①、②、③、④依据三角形的边角关系可知:在B点沿圆弧BC由B移动到C的过程中,BO绳对O点的拉力F B先减小后增大,AO对O点的拉力F A逐渐减小.二、函数方法运用数学中的函数知识,将物理问题转化为函数问题,然后将函数问题注入物理意义,从而达到解决物理问题.例2、如图3所示,在人向右运动的过程中,物体A缓慢的上升.若人对地面的压力为F1,人受到的摩擦力为F2,人拉绳的力为F3,则A.F1、F2、F3均增大B.F1、F2增大,F3不变C.F1、F2、F3均减小D.F1增大,F2减小,F3不变分析:本题是利用物体平衡条件判断动态平衡中的变力问题,是物体平衡条件应用典型题目之一.解决本题的关键是将物理问题转换成数学中的函数关系,也就是将题目中变化的物理量作为函数的自变量,而将要讨论的物理量作为函数,看函数随自变量的变化而变化的规律.解析:依据题意可知,物体A缓慢上升,即在任何位置都可以认为是处于平衡状态.故绳子的张力F3=m A g。
运用数学知识解决高中物理问题的探索
运用数学知识解决高中物理问题的探索在高中物理学习中,数学与物理经常是相互贯通的。
运用数学知识解决高中物理问题,能够使学习更加深入和细致。
本文将探讨运用数学知识解决高中物理问题的探索。
一、关于数学在物理学习中的作用数学作为物理的工具性学科,可以用来描述和分析物理现象,为解决物理问题提供数学方法和手段。
在高中物理学习中,数学是理解和运用物理学概念和知识的重要途径。
1.物理实验与数据处理高中物理实验总是伴随着许多数据,但这些数据可能是繁多、杂乱的。
通过数学知识,可以有效地对数据进行归纳、整合、分析和解释,得出有价值的结论。
例如,高中物理实验中涉及到的线性回归、最小二乘法、误差分析等,都需要数学知识的支持。
只有准确、全面地处理数据,才能获得可靠的实验结果,并深入理解物理学知识。
2.物理公式的推导和应用数学与物理学往往紧密相连,数学方法和技巧被广泛应用于物理学的各个领域,运用数学公式可以更准确、快速地解决物理问题。
例如,牛顿运动定律、电场的公式、光路的偏转等物理公式,都需要较高的数学知识。
借助数学的工具,我们可以轻松地推导物理公式,并对其进行直观、准确的应用。
二、运用数学知识解决高中物理问题的具体实践1.物理实验与数据处理实验部分主要基于数据的获取,而且这些数据要进行一系列的处理,如数据分析、拟合,这需要借助于数学相关知识。
在物理实验的过程中,我们需要获取大量的数据、整合并绘制数据,达到最佳拟合。
比如引用回归分析得到最小二乘拟合直线,它可以通过数据的拟合解决一些问题,如多组数据中寻找规律、判断数据的相关性等。
还可以使用相关性分析寻找数据之间的相关关系,这可帮助我们了解数据之间的联系,进而确定模型的适当参数,使研究的结果更加可靠。
2.物理公式的推导和应用在物理学的一些基本问题上,常常需要借助数学公式来求解。
因此学习物理学的过程中,数学公式的运用是不可缺少的。
例如,物理学中最基本的牛顿第二定律,它是动力学的核心,能够很好的揭示质点受到力的扰动之后的轨迹。
高中物理-第二篇 四、数学方法在物理中的应用
二、均值不等式 由均值不等式a+b≥ 2 ab (a>0,b>0)可知: (1)两个正数的积为定值时,若两数相等,和最小; (2)两个正数的和为定值时,若两数相等,积最大.
例5 如图所示,在直角坐标系xOy的第一象限区域 中,有沿y轴正方向的匀强电场,电场强度的大小为 E=kv0.在第二象限有一半径为R=b的圆形区域磁场, 圆形磁场的圆心O1坐标为(-b,b),与两坐标轴分别 相切于P点和N点,磁场方向垂直纸面向里.在x=3b处垂直于x轴放置一平 面荧光屏,与x轴交点为Q.大量的电子以相同的速率在纸面内从P点进入 圆形磁场,电子的速度方向在与x轴正方向成θ角的范围内,其中沿y轴正 方向的电子经过磁场到达N点,速度与x轴正方向成θ角的电子经过磁场到 达M点且M点坐标为(0,1.5b).忽略电子间的相互作用力,不计电子的重力, 电子的比荷为 me =kvb0 .求:
射出电场时的夹角为α,vy=at
有 tan α=vv0y=
2y b
有H=(3b-x)tan α
=(3 b- 2y)· 2y
当 3 b- 2y= 2y,
即 y=98b 时,H 有最大值. 由于98b<1.5b,所以 Hmax=94b.
三、利用二次函数求极值 二次函数:y=ax2+bx+c (1)当 x=-2ba时,有极值 ym=4ac4-a b2(若二次项系数 a>0,y 有极小值; 若 a<0,y 有极大值).
答案
3 4mg
方向水平向右
根据题设条件,电场力大小 F 电=mgtan 37°=34mg,方向水平向右.
(2)小球的最小速度的大小及方向.
答案
3 5v0
与电场方向夹角为 37°斜向上
小球沿竖直方向做匀减速运动: vy=v0-gt; 沿水平方向做初速度为零的匀加速运动: ax=Fm电=34g,vx=axt; 小球的速度 v= vx2+vy2, 由以上各式可得关于v2的函数解析式: v2=2156g2t2-2v0gt+v02.
数学知识在高中物理解题中的应用研究
数学知识在高中物理解题中的应用研究一、数学在物理学中的基础作用物理学是研究物质和能量以及它们之间的相互关系的科学,而数学则是研究数量、结构、变化以及空间等概念的科学。
在物理学的研究中,数学常被用于描述和分析物理现象,提供定量的计算和分析结果。
在描述物体运动时,常常需要使用数学中的运动学知识,比如速度、加速度、位移等概念;在分析物体受力情况时,需要使用数学中的力学知识,比如牛顿定律等;在研究电磁学时,需要使用数学中的电磁场知识,比如库仑定律、安培定律等。
数学是物理学的基础,没有数学的支撑,物理学无法进行深入的研究和发展。
二、数学在解决高中物理问题中的应用在高中物理学习中,学生们通常会遇到各种各样的问题,需要运用数学知识进行解答和计算。
以下将结合具体例子,介绍数学在解决高中物理问题中的应用情况。
1. 运动学问题中的数学应用在学习运动学时,学生们常常需要使用数学知识进行运动的描述和分析。
当遇到一个物体做匀速直线运动的问题时,可以使用数学中的速度与位移的关系来解决。
又如,当遇到一个物体做加速直线运动的问题时,要使用数学中的加速度与位移、速度的关系进行计算。
还会涉及到使用数学解决运动图像、运动的合成、相对运动等问题。
通过数学知识的应用,能够更好地理解和解决运动学中的问题。
三、数学在物理学习中的重要性从上面的介绍可以看出,数学知识在高中物理解题中的应用非常重要。
数学提供了物理学研究和解决问题的基础工具和方法。
没有数学的支持,物理学就无法进行精确的描述和分析。
数学帮助理解和抽象物理问题,让物理学变得更加准确和严密。
通过数学的应用,可以建立具体的数学模型和方程来描述和解决物理问题。
数学培养了学生的逻辑思维和分析能力,在学习物理学时,也需要运用数学的逻辑和思维方式来解决问题。
在高中物理学习中,数学知识的掌握和应用非常重要。
四、数学在物理学习中的挑战与应对在高中物理学习中,数学知识的应用也会面临一些挑战,比如:数学知识的抽象性、复杂性和数学公式的运用等。
数学知识在高中物理题中运用的几点思考
数学知识在高中物理题中运用的几点思考1. 引言1.1 数学知识在高中物理题中运用的重要性数学知识在高中物理题中的运用是非常重要的。
在高中物理学习中,我们经常会遇到需要运用数学知识来解决物理问题的情况。
数学作为物理学的基础,能够帮助我们更深入地理解物理现象,并且提供了解决问题的方法和工具。
数学能够帮助我们建立物理问题的数学模型。
通过运用数学方法,我们可以将复杂的物理问题简化成数学模型,从而更容易地分析和解决。
在动力学问题中,我们可以使用微积分来建立物体的运动方程,通过对方程进行求解,可以得到物体的位置、速度和加速度的关系。
这为我们理解物体的运动提供了便利。
数学在解决物理问题时能够提供精确的计算方法。
在光学问题中,我们可以使用几何光学理论来描述光线的传播,通过对光线的折射和反射进行准确的计算,可以确定光的传播方向和路径。
这种精确的计算方法能够帮助我们准确地预测和解释物理现象。
数学还在电磁学和热力学等领域发挥着重要作用。
在电磁学问题中,我们可以使用电磁场理论和电路分析方法来研究电磁现象,解决电路中的电流和电压关系。
在热力学问题中,我们可以运用热传导和热力学定律,来分析热量传递和热平衡条件,解决热力学系统中的问题。
数学知识在高中物理题中的运用是不可或缺的。
数学提供了建立模型、精确计算和分析问题的方法,能够帮助我们更好地理解和解决物理问题。
数学和物理的结合不仅提高了解题的效率和准确性,也为我们打开了更深入探索自然规律的大门。
2. 正文2.1 利用数学解决物理问题的基本原理利用数学解决物理问题的基本原理是高中物理学习中不可或缺的一部分。
数学被广泛应用于解决物理问题,因为物理本质上是描述自然现象的科学,而数学则是描述和解释这些现象的强大工具。
在物理学中,数学的运用不仅仅是简单地用公式计算,更是帮助我们深入理解物理现象背后的规律和原理。
数学在物理学中的基本原理是建立在物理学的基本概念和定律之上的。
物理学家通过实验和理论推导,总结出了许多描述自然规律的定律,比如牛顿力学定律、光的折射定律、库仑定律等。
巧妙运用数学思想解决物理问题
巧妙运用数学思想解决物理问题数学和物理是两门紧密联系的学科,数学思想在物理问题的解决中发挥着重要的作用。
本文将通过几个具体的例子来展示巧妙运用数学思想解决物理问题的方法。
第一个例子是光的折射问题。
当光线从一种介质进入另一种介质时,由于介质的折射率不同,光线会发生折射现象。
我们可以利用斯涅尔定律来解决这个问题。
斯涅尔定律指出,入射角和折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。
假设光线从空气中斜射入水中,我们可以利用这个定律来求解折射角。
设入射角为θ1,折射角为θ2,空气的折射率为n1,水的折射率为n2,则根据斯涅尔定律可得:sinθ1/sinθ2 = n2/n1这个方程可以用来求解折射角θ2。
第二个例子是运动物体的速度和加速度问题。
当我们知道物体的位移随时间的关系时,可以通过对位移函数求导来求解物体的速度和加速度。
设物体的位移函数为s(t),则物体的速度v(t)等于位移函数对时间的导数,加速度a(t)等于速度函数对时间的导数。
通过求导,我们可以将位移函数转化为速度函数和加速度函数,从而得到更多有关运动物体的信息。
第三个例子是解决动力学问题的拉格朗日方程。
在动力学中,我们常常需要求解物体的运动方程。
利用牛顿第二定律可以求得物体的加速度,进而求解运动方程。
但当涉及到复杂的约束条件时,常常使用拉格朗日方程来求解物体的运动方程。
拉格朗日方程根据作用量原理,利用广义坐标和广义力来描述物体的运动。
通过求解拉格朗日方程,我们可以得到物体的运动方程,从而解决动力学问题。
第四个例子是解决连续介质力学问题的偏微分方程。
在连续介质力学中,我们常常需要求解描述介质运动的偏微分方程。
对于流体力学中的流动问题,我们需要求解纳维-斯托克斯方程来描述流体的运动。
这个方程是一个偏微分方程,通过求解它我们可以得到流体的速度场和压力场。
利用数学的偏微分方程求解方法,我们可以得到流体力学问题的解析解或数值解。
通过以上几个例子,我们可以看到数学思想在物理问题的解决中起到了重要的作用。
运用数学推理解决物理问题的案例分析
运用数学推理解决物理问题的案例分析在物理学中,数学是一种无可替代的工具,它使我们能够通过推理和计算来解决复杂的物理问题。
本文将通过一些案例分析,展示运用数学推理解决物理问题的重要性和有效性。
案例一:自由落体运动自由落体运动是物理学中最基本的运动之一。
假设一个物体从高处自由落下,我们希望计算出它的下落时间和下落距离。
首先,我们可以利用物体在竖直方向上的加速度公式a = g(重力加速度)来推导出物体的速度随时间的变化关系。
根据这个公式,我们可以得到v = gt,其中v是速度,t是时间。
接下来,我们可以利用速度与时间的关系来推导出物体的位移随时间的变化关系。
根据速度的定义v = ds/dt,其中s是位移,t是时间,我们可以得到ds = vdt。
将之前得到的v = gt代入,我们可以得到ds = gtdt。
通过对两边同时积分,我们可以得到s = 1/2gt^2。
通过这个简单的推导,我们可以得到物体的下落时间和下落距离与重力加速度的关系。
这个例子展示了数学推理在解决物理问题中的重要性。
案例二:牛顿第二定律牛顿第二定律是经典力学的基石之一,它描述了物体的加速度与作用力之间的关系。
假设一个物体受到一个恒定的力F作用,我们希望计算出物体的加速度a。
根据牛顿第二定律F = ma,我们可以得到a = F/m,其中m是物体的质量。
然而,有时候我们可能无法直接获得物体的质量,但我们可以测量到物体的质量和其它物体之间的引力。
这时,我们可以利用万有引力定律来解决这个问题。
根据万有引力定律F = G(m1m2/r^2),其中G是引力常数,m1和m2是两个物体的质量,r是它们之间的距离。
将这个公式代入牛顿第二定律,我们可以得到a =(Gm2/r^2)/m。
通过这个推导,我们可以看到物体的加速度与引力常数、质量和距离之间的关系。
这个例子再次展示了数学推理在解决物理问题中的重要性。
案例三:电路分析在电路分析中,数学推理也起着关键的作用。
用数学知识解决物理问题的实例
用数学知识解决物理问题的实例
在物理学中,数学是必不可少的工具。
以下是几个用数学知识解决物理问题的实例:
1. 球的弹性碰撞问题:当两个球发生弹性碰撞时,它们的速度和动量会发生变化。
通过应用牛顿定律和动量守恒定律,可以用数学公式计算出碰撞后球的速度和动量。
2. 牛顿万有引力定律:根据牛顿万有引力定律,两个物体之间的引力与它们之间的距离的平方成反比。
通过运用数学公式,可以计算出两个物体之间的引力大小。
3. 热力学问题:热力学涉及温度、热量和能量的转换。
数学公式可以用来计算热量传递和温度变化。
4. 光学问题:光学研究光的传播和反射。
用数学公式可以计算反射角度和折射角度。
总之,数学知识在物理学中扮演着不可或缺的角色。
通过使用数学工具,物理学家能够更深入地理解自然界的工作原理。
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用数学知识解决物理问题
吴学红湖南省常宁市第一中学421500
摘要:物理学科应用的数学知识,在物理数量分析、运算,物理定律、原理推导中发挥着工具性、基础性作用,了解数学知识的基本应用及注意事项,能促进物理教学质量的提高。
关键词:物理教学数学知识基本应用注意事项
数学知识在物理学中的应用广泛而深远,在物理数量分析、运算,物理概念定义、物理定律、原理推导中发挥着工具作用,也是学好物理的基础性因素之一,主要表现在如下几个方面:
一、物理教学中数学知识的基本应用
1.运用数学方法表达物理过程、建立物理公式。
运用数学语言表示物理公式是研究物理的基本方法之一。
在研究物理现象的过程中,常常以观察、实验为依据,运用数学方法(包括公式和图像)来对其进行计算、分析、概括、推理,得出经验规律,并进一步抽象为物理定律。
中学物理中的许多定律都是如此,例如电阻定律、欧姆定律、光的折射定律等。
2.应用数学知识推导物理公式。
物理学中常常运用数学知识来推导物理公式或从基本公式推导出其它关系式,这样既可以使学生获得新知识,又可以帮助他们领会物理知识间的内在联系。
3.运用数学表达式或图像来描述、表达物理概念和规律。
定义物理概念、表达物理规律时运用数学语言更能体现出简洁、精确、概括、深刻的特点。
许多物理概念和规律都以数学形式(公式或图像)
来表述,也只有利用了数学表述,才便于进一步运用它来分析、推理、论证,才能广泛地定量地说明问题和解决问题。
4.应用数学知识进行定量分析,运用运算、判断、推理、论证和变换来解决物理问题。
在物理学中进行抽象思维时,它可使人们从已知的物理定律或理论出发,利用数学的逻辑推理方法推导出新的规律或建立新的理论。
例如,牛顿在开普勒行星运动规律的基础上,利用数学方法导出了万有引力定律。
物理关系式的推理论证不仅在于得出它的数学表达式,而更重要的是要把它作为发展学生逻辑思维能力的一个重要手段。
例如,高中物理讲过闭合电路的欧姆定律后,为了让学生掌握电源的路端电压U和内电压U′随外电路电阻R的改变而变化的规律,弄清变化的最大值,同时也为了发展学生逻辑推理的思维能力,应该引导他们运用数学知识来分析、推证:(1)当R→∞时,U′=?(2)R→0,U′=?这时不但要把公式进行变换,而且还要用到数学的极限概念。
二、物理教学中运用数学知识应注意的几点
1.在运用物理公式或定律分析实际问题时,要使学生明确定律、公式建立或导出的基础,弄清物理定律或公式的形成过程,而不能机械地记忆公式或图像。
例如F浮=ρgV,要使学生明确式中的ρ是指液体或气体的密度,而不是物体的密度,V是指物体排开流体的体积,而不是物体的体积;还要弄清物体在流体中所受的浮力产生的原因、方向(物体在流体中受到向上的压力比向下的压力大,这两个压力的
差就是流体对物体的浮力,浮力的方向总是坚直向上的);还要弄明白:F浮=ρgV是浮力大小的量度公式,而不是决定公式,决定浮力大小的是浸在流体里的物体所受流体的向上和向下的压力差。
如习题:“河中有一木桩,露出地面的体积为5立方分米,当涨潮时,河水把木桩全部淹没,此时水对木桩的浮力是多大?”学生在解题时如果没有弄清浮力产生的原因,就会机械地死套浮力公式,得出错误的结论,即:F浮=ρgV=1千克/(分米)3×9.8牛顿/千克×5(分米)3=49牛顿。
实际上,在此情况下,木桩并没有受到水对它向上的压力,所以水对木桩的浮力为零,这时浮力公式F浮=ρgV不能应用。
2.数学知识的应用有其局限性和特殊性。
在分析物理公式时,一定要让学生弄清物理公式或图像所表示的物理意义,不能片面地根据数学意义去理解物理问题。
要明白一个数学函数式可以表示事物间的多种相互关系,而一个物理公式总是具有特定的意义。
3.运用数学知识解决物理问题,要让学生弄清物理公式的适用条件和应用范围。
如对于匀速圆周运动向心力的公式,有些学生提出:“为什么匀速圆周运动的向心力跟半径既成反比又成正比呢?”产生这些模糊认识和错误的原因,就在于他们忽视了公式的物理意义和条件,对于具体事物不作具体分析。
4.运用数学知识推导物理公式或从基本公式导出其它关系式时,让学生明白:有些物理定律虽然可以从别的物理定律推导出来,但要引导学生弄清所讨论的物理定律是怎样建立的以及它跟相关联的物理定律有什么关系。
例如,动量定理虽然可以由牛顿第二定律推
导出来,但不能简单地把它看作是牛顿运动定律的一个推论,事实上二者是互相独立的定律,要具体分析它们各自的特点。
牛顿第二定律只表明了外力对物体的即时作用(力的瞬时效果),动量定理却表明了外力在一段时间里对物体的持续作用所获得的效果:促使物体的动量发生变化。
5.物理练习应随实际问题呈现出多样性。
如选择题、问答题(或说理题)、实验题、作图题(包括图像)、推导论证题、讨论判断题、设计题、计算题等,这是加深对知识的理解,训练和培养思维能力、分析能力、逻辑推理能力以及运用数学解决物理问题能力的重要途径。
但要避免过分偏重计算题解题训练,而忽视了实验和多样化的练习,避免解题训练偏高、偏难、偏多、偏重现象,以更好地提高学生分析、解决实际问题的能力。
总之,物理学作为一门自然科学,既跟其他自然学科有密切的联系,同时又是一门独立的学科,有其自身的特殊规律。
所以在应用其他学科的知识尤其是应用最为频繁的数学知识分析物理问题时,要特别注意物理学科的特殊性,注意概念的物理含义和规律成立的条件,这样才不至于受其他学科思想的影响而陷入因其引起的思维误区。
“应用数学处理物理问题的能力”这一要求的主要表现有:①从物理现象与过程出发,经过概括、抽象,把物理问题转化为数学问题;②综合运用数学知识,正确、简洁地进行有关问题的求解。
③较繁的字
母运算或数字运算;④对于图象的要求和题目中涉及几何关系问题等。
如力学多用三角函数和方程,磁场问题和光学多涉及到几何知识,而热学及原子物理则多用繁杂的数字运算,特别是指数运算等。
具体来说,主要体现在如下几个方面:
1、图象在物理问题中的体现:物理学中经常用图象描述物理量之间的关系,比较直观形象地展示物理规律,是研究物理问题常用的数学工具,也是解决问题的一种重要方法。
如波动图线、感应电流随时间的变化图像等。
而用图象法处理实验数据是物理实验中最常用的方法,对提高学生解决实际问题的能力有着极其重要的意义。
2、几何知识在物理中的运用:几何知识是物理中应用最广泛的数学知识之一,在力学问题中即经常出现。
而在光的反射和折射问题中更是需要用到大量的几何知识,而在带电粒子在磁场中的运动中几何知识也是不可或缺的。
3、极限法:极限法是把某个物理量推向极端,即极大和极小或极左和极右,并依此做出科学的推理分析,从而给出判断或导出一般结论。
恰当应用极限法能提高解题效率,从而得到事半功倍的效果。
4、函数的极值:求函数的极值一般有两种方法,即借助均值不等式或者二次函数的顶点坐标来处理。
5、微元法:所谓微元法是指选取研究对象中具有代表性的一个微小部分(或过程)进行分析,从而可以化曲为直,使变量、难以确定的量为常量、容易确定的量.有时间微元△t、位移微元△x、质量微元△m等等。
微元法是分析、解决物理问题中的常用方法,也是从部分到
整体的思维方法。
除此之外,不等式的运用、三角函数的运用、数列和数学归纳法的运用、导数的运用等等数学知识也经常在物理问题中涉及,希望能够灵活运用。