探析高中物理教学中学生应用数学知识处理物理问题的现状与解决策略

李铮

摘  要：理科教师经常会讲这么一句话：“数理不分家，学好数理走遍天下都不怕。”从这句话可以看出数学、物理两个学科的重要性，并且数学、物理的联系也是非常紧密的，学好数学是学好物理的基础，在物理知识的学习当中运用到了许多数学的方法和思想，本文从高中物理教学中培养学生应用数学知识处理物理问题的角度出发，旨在探讨数学知识在解决物理问题的各种运用和实践，更好地启发物理教师在教学过程中重视数理融合，提升学生应用数学解决物理问题的能力。

关键词：高中物理;数学知识;物理问题

当下，大多数高中教学对于知识的学习是以科目为单位独立进行的，这就导致物理教师在讲解知识点或题目时也习惯性地注重运用本学科的知识进行解决问题，从而使很多学生应用数学处理物理问题的能力弱化，然而在理科的学习当中，有很多知识点都是共通的，本文旨在于通过探讨物理教师教学过程中数学知识在物理学习的应用实践，提升学生数理融合的能力。

一、数学知识在物理中的应用

数学在物理知识的应用方面特别广泛，像数学中的三角函数在物理中就经常被提及。物理中常常把三角函数应用到模型的建构当中，一般题目涉及到斜坡问题时三角函数都会被用到，力学中分析物体在斜坡上静止不动时，常常通过相似三角形的方法对力进行坐标轴的矢量分解，由于力有方向和大小，因此可以根据斜坡给出的角度进行矢量分解进而求出题目中的问题。

二、高中生学习物理知识的现状

当代的很多高中生对于物理知识的学习都是很被动，对于一些物理概念不是很理解，造成这种现象的根本原因还是逻辑思维的匮乏。在物理的学习过程当中有很多运用到了高中的数学知识，大部分学生的数学学习成绩不是很理想，这就导致这部分学生在学习物理知识时会产生一种心理负担，学过高中物理的都知道物理的很多知识点都需要运用数学的逻辑和方法进行解决。由于高中数学的知识点过于繁杂，很多学生很难在脑中建立完整的逻辑框架，而高中数学在物理中的运用大多是以灵活性为主。可学生们没有培养出这项技能就导致无法熟练的运用数学知识去解决物理问题，当下学校采取各科独立的学习也是学生从潜意识中认为数学和物理并没有多少联系，久而久之，学生们就会误以为数学和物理真的毫无联系，就自然不会把两科的学习放在一起學习了^[1]。

很多物理教师在讲解知识或题目时若出现数学知识点时，只是讲解本章节的物理范畴内容，而对于数学的知识点时只字不提，大概是教师们心理认为数学的学习是数学教师的责任，跟自己本身和本学科的教学没有多大关系，所以就导致本就没学好数学相关知识的同学再次学习物理知识时会出现茫然的心态，在加上很多学生出于爱面子也就不好意思向老师询问，最终导致学生在学习物理的过程当中缺乏的思维的灵活性。

三、如何提高学生运用数学解决物理的能力

（一）学习理念共通

数学和物理在学习过程当中都是把抽象的逻辑思维具体化，数学的学习是对各种公式进行概括归纳总结，通过定义各种生活中的事物进行深入学习，像是数学中集合的概念就是对某一类事物进行定义，而物理的学习是对生活中的各种现象进行原理分析和模型建构，对于某种想象的发生在物理上通常会认为是某种现象引起的，而这现象的背后是基于一定的科学原理，物理的学习就是找到这些原理的形成过程、原因，之后在此基础上掌握原理。数学和物理的学习从理念上来讲是共通的，二者都是通过对事物的定义之后，在掌握其规律、原理和方法的基础上，学习概念和原理的运用。

（二）学习方法共通

高中数学知识的学习和物理知识的学习有很多相似之处，物理可说是基于数学语言形成的一个独立体系，像是物理中很多变量都是在数学中给出其定义之后，物理再把数学中的变量定义进行专业化构成了属于自己学科的专门类语言，像是高中数学中的很多概念都是对物理知识的整体性概括，数学中的乘除关系是对数的一大归类总结，而物理恰巧就运用到了有关数字乘除的概念^[2]。在物理知识的学习当中学生们通常会学习一些变量关系，像是各种力与力矩、功与功率、压力与压强、速度与路程这些变量的关系，连接这些变量的桥梁就是数字中乘除关系，数学学习本来是对数字抽象化之后得来数之间的关系，不过数学在进行数字的乘除运算时经常会先对数的概念进行理清，这些数字的概念其实就是物理中对数的含义进行赋值，像是对上述提到过的力与力矩、功与功率、压力与压强、速度与路程这些变量进行赋值，在物理给出规定的乘除关系之后，只需要在题目中找准所求变量和已知变量进行列式运算就能快速得到问题的答案。数学和物理的共同之处还不在此，更多的是技巧的运用。数学中常用的归纳假设、反证法在物理的学习中经常会用到，物理学习在寻找现象规律时经常能用到归纳假设的方法，通过对现象出现规律做出科学性的假设，再利用已有的系统知识进行数字模型推演。最终就会得到寻求问题的答案。其次，反证法在高中物理中的运用也极其广泛，像是能量守恒定律就常常会用到反证法的思想来解决问题，在势能和动能的转化间可以通过计算任一能量的减少得出另一能量的增加，物体由于被举高而具有的能量为重力势能，小球无初始初速度在下落的过程当中重力势能的减少量就等于动能的增加量^[3]。

（三）知识点共通

数学和物理知识在知识点上是有很多共同之处的，像是数学中几何切线和度的概念在物理中就变成了物体在做匀速圆周运动过程中的加速度和运动方向。物理学习的很多模型都是在数学知识的基础上进行知识点的学习和总结。物理中的圆周运动是研究物体离心力和计算飞船运行轨道的常用数学模型，这种模型在数学当中就是圆所具有的各种性质，在数学学习中学生们所研究圆的切线到了物理知识的学习中就变成了向心加速度的学习了，这种概念的转换在上述的学习方法中有详细提到过，数学和物理这两者的知识点从逻辑和概念的角度出发是共通的，所以要想学好物理首先要对数学足够了解^[4]。

数学知识的学习是一种思维开放性的养成，数学通过对于某一种复杂理念进行概括学习时，在这个过程当中学生们就会提升自身的逻辑思维能力，数学知识归根结底知识解决理性问题的手段，生活中的很多难题都可以通过对数学模型的建构完成难题的解答，对于物理的学习也是这样。

结束语：

只有清楚的理解和掌握数学和物理之间存在的关系，学生才能在学习物理过程当中熟练地应用数学知识解决物理问题。学生们为了方便物理知识的理解，有时也会建立一些数学模型，由此可见学好数学、学会数理融合对于物理来说至关重要。

参考文献

[1]  张瑜，宋善炎.BOPPPS教学模式在高中物理教学中的实践——以“静摩擦力”为例[J].湖南中学物理，2019（2）：1-5.

[2]  刘开永.分层教学模式在高中物理教学中的实践关键思路分析[J].课程教育研究：学法教法研究，2019（8）：225-226.

[3]  王建东.新课改下高中物理教学中的问题及其对策探讨[J].中国校外教育，2019（28）：73-74.

[4]  郑振宁.高中物理教学中问题教学法的应用[J].当代教研丛，2019（6）：76-77.

课题名称：本文为福建省教育科学“十三五”规划2019年度教育教学改革专项课题《数学知识在高中物理教学中渗透的实践研究》的部分研究成果，课题编号：Fjjgzx19-007