应用数学处理物理问题能力的培养

【摘 要】数学是物理学习的语言和工具。在物理学发展初期阶段，人们就学会了在物理学的研究和学习中运用数学方法，进而简洁但却严密的表达部分物理学概念和一些规律，同时也是对物理知识进行推理和抽象的主要手段。数学在物理中的运用，可以把物理规律中所含的各量间的联系、相互作用和变化关系进行完美的表达，并且能够对其进行精确的计量和计算。数学的应用极大的促进了物理学的发展，因此，在学习物理中如何恰当的应用数学知识去处理物理问题的能力培养就显得尤为重要。

【关键词】逻辑规律；物理问题；能力培养

1.把物理问题转化为数学问题

在物理学中，很多物理概念之间的相互关系和物理定律等都可以通过数学符号的方式得到简洁直接的体现。而把物理问题转化为数学问题，就是通过对物理问题的分析，找出其整体的变化过程以及各物理量之间的相互关系，最重要是找出其中存在的核心变量，找出其中存在的数量关系，进而利用相似的数学方程式进行精确表达。比如运动坐标图，可以用数学关系直接求解部分物理量，运动轨迹等都可以以数学问题的方式进行思考参照，进而解决物理问题。

培养把物理问题转化为数学问题的能力，就需要应用数学表达物理过程进而建立物理公式。通常可以利用实验来培养学生这方面的能力，引导学生根据实验数据来利用数学推理来自己试着去推导物理公式，然后发现各物理量之间的关系。

2.正确运用数学工具，把物理规律转化为简单的数学特征

物理学中的好多定律和公式是物理量在一定条件限制下函数关系的规律性反映，物理学中各物理量之间的关系通常是通过定性来联系在一起，而数学中则通过明确的量的关系来体现彼此之间的关系。因此，通过数学的定量计算参考物理学的定性关系，进而准确的发现各物理量之间的相互作用，最终解决物理问题才是物理学发展的必然。

但是很多时候同学由于对有关物理概念、规律定律及应用条件没能够彻底的掌握，导致经常做到一半就觉的自相矛盾，造成思路混乱，思维方法不正确，觉的可以有不同的解决方法和参考依据，但却得不到统一的结果，因此倍感困惑。所以，要想培养学生运用数学解决物理问题的能力，必须建立在吃透基础概念知识，明确应用条件，这样才能更加有效熟练的应用数学技巧，进而解决物理问题。

很多时候对一些物理问题的变化规律，就需要发现其各种变量之间的关系，进而通过与数学模型之间的对比，找出其类似的数学特性。尤其像叠加、递减等形式的物理问题，可以将其转化为数学中数列的特性，这样做简洁推理，就可以明白物理问题中变化过程的具体关系，进而更好地解决物理问题。

3.运用数学知识和方法对物理问题进行分析、计算

对一些较为抽象的物理运动过程及其运动规律，特别像往返运动，电场运动轨迹等，单纯的从物理学角度思考，虽然可以明确物理量之间的关系，但对整个过程的具体运动轨迹还是没有一个很直接的认识。而运用数学知识的类比，模拟物理过程的运动情况，并发现其运动轨迹的简单方程，然后参考物理问题的实际条件，就可以详细的得知物理问题的核心所在，进而运用数学量的计算准确得知物理量之间的具体作用关系。

虽然部分同学能够做到很好的利用数学知识去分析物理问题，但却很难获得理想的答案，其原因在于部分同学在解决物理规律方程时，单纯的将方程理解为数学知识进而直接解答，却忽略了数学模型与物理规律之间的互相印证，没有考虑到物理规律的适用条件，及其自然存在的准确定义域。因此，培养学生运用数学知识和方法对物理问题进行分析、计算的能力时，要引导其把数学解题放在物理情景中，去发现所得解的现实意义，进而采取取舍，不能盲目的硬套公式，学会数学求解和实际结合。

4.培养学生运用数学解决物理问题能力所注意的问题

虽然运用数学知识可以很好的解决物理中的很多问题，但是如果没有很好的引导教学，可能会适得其反，让学生产生一知半解却自认为发现新方法的自满情绪中，从而在解题时出现严重失误。因此，在培养学生运用数学知识解决物理问题时，要从基础做起，首先彻底掌握物理概念，明确物理规律，弄清适用条件。再进一步引动学生用数学模型还原物理过程，但在此期间，首先要让学生明确在物理中不同数学符号的另一种意思，在以往数学中单纯考虑量的同时，明确在物理中所表示的定性含义，不能简单的把物理问题全盘数学化。再就是明确数学知识在物理问题中应用的准确条件，明白数学上的解在物理问题中的现实含义，准确的选取适用部分。

5.结语

总而言之，数学知识在物理问题中的应用，为解决物理问题打开了一条新的有效途径，但很明显，也存在着很多容易忽略的问题，如果不能从一开始就养成细心的好习惯，很可能披荆斩棘的利器也会是进步的障碍。正确认识、合理应用、全面思考、联系实际才是解决物理问题的根本之道。

【参考文献】

[1]董艳红.数学在物理学教学中的应用研究[J].黑龙江佳木斯大学师范学院，2010（5）

[2]王文红.运用数学解决物理问题的能力培养[J].技术物理教学，2011（12）：102

[3]赵文萍.培养高中生运用数学知识解决物理问题能力的实践[J].内蒙古师范大学，2010（5）

【作者简介】

王韧坚（1997.11-），男，湖南长沙，理科，长沙市一中，研究方向：应用数学。

（作者单位：长沙市一中）