数学思维方法在高中物理教学中的应用方法刍议

伍爱娥

摘 要：在高中物理教学过程中运用数学思维与方法，不仅能够降低解题难度，拓宽学生的解题思路，运用数学方法推导物理公式，巧用转化与化归思维，求解物理题，利用数形结合的数学思维解决物理问题，培养学生的物理观念、实验探究、科学态度与责任、科学思维的物理学科核心素养起到积极的促进作用。

关键词：数学思维;高中物理;核心素养

数学是一门研究“数”与“形”的学科，其中包含着丰富的思想、方法以及思维模式，是指导物理等学科教学以及问题求解的重要工具。物理教学中可以利用数学思维方法，让学生学会用数学的思维方式解决物理问题，提升学生学习物理的积极性。特别是通过在高中物理题目求解中合理地运用一些数学思维，那么可以起到简化问题求解思路，提高学生解题准确度与效率的作用，具有很强的应用价值。在高中物理教学过程中运用数学思维与方法，不仅能够降低解题难度，拓宽学生的解题思路，同时对培养学生的物理观念、实验探究、科学态度与责任、科学思维的物理学科核心素养起到积极的促进作用。实践证明，在解答高中物理试题时，巧用一些数学思维和数学解题方法，会简易解题过程，优化解题结果。

一、运用数学方法推导物理公式

中学物理教学的主要内容之一是物理概念和物理规律，而在物理概念和物理规律教学中必不可少的内容是物理公式的教学。物理公式也是学生学习的重点和难点内容。透过现象看本质，一串串小小的字母展示着无穷的魅力，体现了物理的概念、规律和本质。高中生的动手操作能力比较强，但是思维逻辑能力一般，教师在教学中应该注重讲解物理公式的形成过程。教师在物理教学中，先通过让学生观察、实验、分析，再运用数学思维和方法进行总结和推理，最终得到物理公式，这样的过程可以让学生对各个物理量之间的联系有更清晰的理解，有效的降低了学习物理的难度，能够促使学生对学习产生浓厚的兴趣。

如，在学习位移知识点时，教师便可以在黑板上画出有效线段，ab、ac、cd，通过线段能够直观的向学生表示这一概念。在研究位移与时间、速度与时间的关系是可以拥有树形思想进行表示，通过数项结合思想能够将抽象的数量关系转换为直观图形，也能够将物理概念中的几何难题转化为数量关系。

二、利用数形结合的数学思维解决物理问题

物理学有一定的抽象性，它描述的是事物的本质，并受某些因素的影响，使其在物理教学中具有物理学特征。利用数形结合思维解决物理问题具有以下特点：一是通过把物理对象的特点和相关内容抽象化，运用数形结合进行处理;二是在进行相关对象讨论时，可实现符号化，把物理对象的性质、特征等影响因素转变成符号，进行形式化演算。在当前物理教学中，通过数形结合思想，可帮助学生更好地理解物理知识提高思考能力。整个高中物理教材中有很多不同类型的图像，按照图形的不同可以分成直线型、正弦曲线型和其他型。高中物理中的重要图像有运动学中的振动图像、波动图像，还有电学中的电流图像、电压图像，伏安法测电阻中用到的图像等。用图像来解决问题在物理考试中占的比例很高，这就要求学生在日常学习中重视关于物理图像的理解和应用。数形结合的思想可以帮助学生更加迅速地解决问题，从而提高学生的做题速度和做题效率。

如，在教授《匀速直线运动》的过程中，可以使用数学图像的知识，渗透数学图像突破重点和难点，争取为解决问题提供良好条件。在匀速直线运动模式下，运用横纵坐标表示物理量的变化。再如，研究运动物体运动快慢，就可以利用图線把运动过程直观地呈现出来。例如，在下面的（如图）中就可以清楚地知道物体A和B的速度随时间的变化情况，以及A和B相对位置随时间的变化而变化的情况等。

三、巧用转化与化归思维，求解物理题

转化与化归思想是将物理知识点中的复杂问题进行有效转化，在已知的物理模式范围内有效的解决，将数学思想渗透入高中物理教学过程之中，能够使学生有效了解物理变量在无限变化中的总体变化趋势。转化与化归是在研究和解决有关问题时采用某种手段把问题通过变换使之转化，进而达到解决问题的一种数学思想.它既是研究和解决数学问题的核心思想，又是一种数学能力。该思想渗透到所有的数学教学内容和解题过程。转化思维可以培养学生的逻辑思维能力，可以帮助学生养成独有的思维方式。很多物理问题看似很难解决，在应用转化思想后就可以很快地解决。学生通过转化可以发现问题的一般规律，从而可以运用学过的知识进行分析和解答。转化思维的运用不仅可以帮助学生进行物理学习，对其他学科的学习也大有帮助。归化思维除了是一种数学思维外，还是一种常用的解题方法，借助这两种数学思维的应用，可以演变出数形结合思想、类比思想、极限思想与统计思想等，这些都是求解高中物理问题中比较常用的数学思维。

如：计算哈勃太空望远镜的重力加速度g'时，已知它具体地球6×105 m，地球的半径是6.4×105 m，万有引力常量为G=6.67×1011 N·m2/kg2。该题中的数据较大，如果过早的带入数字进行计算，容易产生错误。所以，开头只需要用符号来列出公式，到必要的步骤时再带入数字。根据万有引力定律，可以得出：在计算中，首先是用符号来进行转化和运算，从而使用了最简表达式。这个过程中完全使用的是数学运算的方式进行进行得简化，到了最后一步时才带入了数字，这样简化了运算过程，减少产生错误的几率。

参考文献：

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[3]华城林.高中物理教学中渗透数学思想方法的教学策略[J].当代旅游，2018（2）：255.

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