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摘 要:物理学的发展离不开数学。纵观物理学的发展史,从物理学的发展萌芽阶段到经典物理学时期再到现代物理学阶段,数学和物理如影随形,严谨科学的物理实验和严密的数学推理相结合的思想方法上是推动物理学发展原动力,是整个近现代物理学大厦的基石。
关键词:物理教学;数学思想;渗透
物理学的发展离不开数学。纵观物理学的发展史,从物理学的发展萌芽阶段到经典物理学时期再到现代物理学阶段,数学和物理如影随形,严谨科学的物理实验和严密的数学推理相结合的思想方法上是推动物理学发展原动力,是整个近现代物理学大厦的基石。然而,在当前中学物理教学中,把数学和物理分离的现象却是相当普遍。表面上减轻了学生的学习负担,促进了教学进度,而学生也是欣然接受。因为数学要求的缩减,省去了大幅的推理演绎环节。但是,从高考对物理的要求和学生知识体系建立的角度上看,却是得不偿失。因为物理学的发展是建立在数理方法这个强大思想方法上的,就像一个人失去了脊柱,还能站得起来吗?
高考物理考试说明也明确对考生的数学能力的要求:“能够根据具体问题列出物理量之间的关系式,进行推导和求解,并根据结果得出物理结论,必要时能运用几何图形、函数图像进行表达、分析。”
为了更好地促进学生逻辑思维体系的建立,使学生认识到数学和物理学之间密不可分的联系,同时为响应高考对学生的要求,以期在高考中取得优异的成绩,本人现结合自己多年的教学经验,谈谈中学物理教学中数学思想的渗透。
首先,从兴趣入手,让学生在潜移默化中认识到物理学的发展离不开数学。兴趣是最好的老师,只要有了兴趣,就会激发无穷无尽的动力,枯燥乏味的课本知识只会让学生成为机械、被动的接受者,效率可想而知,更谈不上去拓展、创新。我们教师在课堂教学中可以适度引入一些物理学史的常识,通过物理学家的亲身经历带领学生体验物理学重大发现的历程,既激发了学生的学习热情,又在不知不觉中强化了数学对物理的重大作用。比如历史上关于天体的运动认识过程,可以说是历尽了千辛万苦,无数的科学家为此做出了巨大的付出,比较突出的有哥白尼、布鲁诺、第谷、开普勒、伽利略等,其中数学天才开普勒就是充分利用了他的数学功底将第谷多年来观测记录的几千个数据进行数学归纳,突破传统观念的束缚,终于得出了关于行星运动的比较完美的数学表述——开普勒三定律。再比如作为近代物理学的奠基人之一牛顿,在物理学上的重大贡献几乎涵盖了物理学的发展始末,比如天文学方面的万有引力定律、关于力和运动的三大运动定律、光学方面的颜色理论等等,为以后的几个世纪的物理学发展奠定了基础,而这些巨大成就的取得,背后则闪烁着二项式定理、微积分这些作为史上最卓越的数学成就的影子。像这些学生比较熟悉的科学家的奋斗过程,经历的一些小故事,对于学生来讲无疑是很好的一味精神调料,刺激着他们的神经,深深地吸引着他们,对于数学和物理之间的联系也必将根深蒂固地存在于他们的脑海中。
其次,在课堂教学中引导学生利用数学知识解决物理问题,体验成功的乐趣。如果说史上物理科学巨人的数学渊源对于学生来说有点遥远的话,那么在我们的日常教学中物理与数学的关系也无处不在。比如高一物理运动学部分匀变速运动的规律教学中,关于速度和位移的关系2ax=v2-v20,则是由速度公式v=v0 at和位移公式x=v0t 1/2at2联立消去时间t而得到的,处理过程其实就是数学运算中的代入法;匀变速运动的推论比如△x=aT2和初速度为零的匀变速直线运动关于在任意连续相等时间间隔内的位移之比、各连续相等时间末时刻的速度之比等相关的几个推论的得出过程,实际上就是数学归纳法在其中的应用;力学部分涉及的矢量对应数学中的向量、力学动态分析中常用的三角形相似法、动力学综合问题中的极值问题的求解,常用的数学方法有三角函数法、基本不等式法、图像法、函数法、求导数等,这些都是学生熟悉的数学方法。在教学中教师可以引导学生自己动手进行推导化简,通过亲身体验,领会数学作为工具学科的巨大作用,感受数学的魅力与物理学的奇妙之处。这样在物理教学的同时既强化了数学知识,又在无形中拉近了物理和数学的距离,避免数学与物理的教学分离、学习分离,在思想意识上起到了良好的渗透效果。
最后,教师要适时帮助学生进行总结,形成基本的逻辑思维体系。学生是课堂活动的主体,在教师的引导下亲身体验了数学作为工具学科对物理学科的重要性,能够使学生逐步强化物理学习中的数学意识。但是,他们的学习经历中数学和物理一直是独立的两门学科,也一直是分开教学的,不可能经过一次或几次物理公式推导中利用到数学知识就改变一直以来的印象。同时,加上学生的知识水平的深度和广度的限制,站的高度有限,即使能领会数学对物理的巨大作用,也很难自己对经历过的知识进行系统整合,形成一套完整的体系。这时就需要教师进行适时点拨,帮助学生进行总结、完善,从而在学生的脑海中强化“数理不分家”的学习意识。从课堂教学的角度看,这也是教师主导地位的体现。
任何物理规律的掌握及思想观念的形成都不是一蹴而就的,都需要一个长期的过程,从概念感觉、知觉记忆再到思维想象,每一个环节都汇聚着无数的汗水与艰辛。因此,作为教师的我们,应该从身边的一点一滴做起,将数学思想渗透到我们的日常教学中,渗透到学生的日常学习中。
参考文献:
[1]李正清.例谈物理问题的分析方法[J].中学物理,1997(9).
(江苏省睢宁县李集中学)
关键词:物理教学;数学思想;渗透
物理学的发展离不开数学。纵观物理学的发展史,从物理学的发展萌芽阶段到经典物理学时期再到现代物理学阶段,数学和物理如影随形,严谨科学的物理实验和严密的数学推理相结合的思想方法上是推动物理学发展原动力,是整个近现代物理学大厦的基石。然而,在当前中学物理教学中,把数学和物理分离的现象却是相当普遍。表面上减轻了学生的学习负担,促进了教学进度,而学生也是欣然接受。因为数学要求的缩减,省去了大幅的推理演绎环节。但是,从高考对物理的要求和学生知识体系建立的角度上看,却是得不偿失。因为物理学的发展是建立在数理方法这个强大思想方法上的,就像一个人失去了脊柱,还能站得起来吗?
高考物理考试说明也明确对考生的数学能力的要求:“能够根据具体问题列出物理量之间的关系式,进行推导和求解,并根据结果得出物理结论,必要时能运用几何图形、函数图像进行表达、分析。”
为了更好地促进学生逻辑思维体系的建立,使学生认识到数学和物理学之间密不可分的联系,同时为响应高考对学生的要求,以期在高考中取得优异的成绩,本人现结合自己多年的教学经验,谈谈中学物理教学中数学思想的渗透。
首先,从兴趣入手,让学生在潜移默化中认识到物理学的发展离不开数学。兴趣是最好的老师,只要有了兴趣,就会激发无穷无尽的动力,枯燥乏味的课本知识只会让学生成为机械、被动的接受者,效率可想而知,更谈不上去拓展、创新。我们教师在课堂教学中可以适度引入一些物理学史的常识,通过物理学家的亲身经历带领学生体验物理学重大发现的历程,既激发了学生的学习热情,又在不知不觉中强化了数学对物理的重大作用。比如历史上关于天体的运动认识过程,可以说是历尽了千辛万苦,无数的科学家为此做出了巨大的付出,比较突出的有哥白尼、布鲁诺、第谷、开普勒、伽利略等,其中数学天才开普勒就是充分利用了他的数学功底将第谷多年来观测记录的几千个数据进行数学归纳,突破传统观念的束缚,终于得出了关于行星运动的比较完美的数学表述——开普勒三定律。再比如作为近代物理学的奠基人之一牛顿,在物理学上的重大贡献几乎涵盖了物理学的发展始末,比如天文学方面的万有引力定律、关于力和运动的三大运动定律、光学方面的颜色理论等等,为以后的几个世纪的物理学发展奠定了基础,而这些巨大成就的取得,背后则闪烁着二项式定理、微积分这些作为史上最卓越的数学成就的影子。像这些学生比较熟悉的科学家的奋斗过程,经历的一些小故事,对于学生来讲无疑是很好的一味精神调料,刺激着他们的神经,深深地吸引着他们,对于数学和物理之间的联系也必将根深蒂固地存在于他们的脑海中。
其次,在课堂教学中引导学生利用数学知识解决物理问题,体验成功的乐趣。如果说史上物理科学巨人的数学渊源对于学生来说有点遥远的话,那么在我们的日常教学中物理与数学的关系也无处不在。比如高一物理运动学部分匀变速运动的规律教学中,关于速度和位移的关系2ax=v2-v20,则是由速度公式v=v0 at和位移公式x=v0t 1/2at2联立消去时间t而得到的,处理过程其实就是数学运算中的代入法;匀变速运动的推论比如△x=aT2和初速度为零的匀变速直线运动关于在任意连续相等时间间隔内的位移之比、各连续相等时间末时刻的速度之比等相关的几个推论的得出过程,实际上就是数学归纳法在其中的应用;力学部分涉及的矢量对应数学中的向量、力学动态分析中常用的三角形相似法、动力学综合问题中的极值问题的求解,常用的数学方法有三角函数法、基本不等式法、图像法、函数法、求导数等,这些都是学生熟悉的数学方法。在教学中教师可以引导学生自己动手进行推导化简,通过亲身体验,领会数学作为工具学科的巨大作用,感受数学的魅力与物理学的奇妙之处。这样在物理教学的同时既强化了数学知识,又在无形中拉近了物理和数学的距离,避免数学与物理的教学分离、学习分离,在思想意识上起到了良好的渗透效果。
最后,教师要适时帮助学生进行总结,形成基本的逻辑思维体系。学生是课堂活动的主体,在教师的引导下亲身体验了数学作为工具学科对物理学科的重要性,能够使学生逐步强化物理学习中的数学意识。但是,他们的学习经历中数学和物理一直是独立的两门学科,也一直是分开教学的,不可能经过一次或几次物理公式推导中利用到数学知识就改变一直以来的印象。同时,加上学生的知识水平的深度和广度的限制,站的高度有限,即使能领会数学对物理的巨大作用,也很难自己对经历过的知识进行系统整合,形成一套完整的体系。这时就需要教师进行适时点拨,帮助学生进行总结、完善,从而在学生的脑海中强化“数理不分家”的学习意识。从课堂教学的角度看,这也是教师主导地位的体现。
任何物理规律的掌握及思想观念的形成都不是一蹴而就的,都需要一个长期的过程,从概念感觉、知觉记忆再到思维想象,每一个环节都汇聚着无数的汗水与艰辛。因此,作为教师的我们,应该从身边的一点一滴做起,将数学思想渗透到我们的日常教学中,渗透到学生的日常学习中。
参考文献:
[1]李正清.例谈物理问题的分析方法[J].中学物理,1997(9).
(江苏省睢宁县李集中学)