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探析高中物理试题中常用数学方法的应用

时间:2021-08-04 人气:

  摘 要:伴随着我国教育事业的不断發展,高中学生在课程学习中所要解决的物理问题难度逐渐提升,为了能够让学生可以更好地应对这种发展状况,新课标对教师提出了新的要求,要求教师在教学的过程中要注意对学生运用数学方法能力的培养。为此,文章以高中试题中数学方法的运用为切入点进行分析,简单分析了高中物理试题中数学方法运用的局限,并提出在高中物理试题中运用数学方法的策略,期待能够对广大教师同仁有所帮助。
  关键词:高中物理;教学方法;应用
  引言:数学方法在高中物理教学中的具有极其重要的作用,这不仅仅是因为数学是物理学科的计算基础,更重要的是一些数学的思想,比如其中的数形结合思想、方程思想、函数思想、分类讨论思想等等。而且就当前高中物理试题进行分析,其中的选择题、实验题、计算论述题等都对学生的物理解题能力提出了更高的要求,高中物理教师必须基于高中物理试题进行探究,找到学生物理学习能力提升的新增长点,,促进高中学生物理学习能力的有效提升。
  一、高中物理试题中数学方法运用概述
  近年来,为实现对学生综合素养的有效提升,高考考试中对学生的物理学习能力的考核也发生了较大的转变,由单纯的物理知识考核转变为基于学生学科核心素养的考核,而这种转变从一定程度上提升了高中物理考题的难度,为了能够让学生有效的解决各种物理问题,教师在教学的过程中加强对数学方法的融入成为了必要的选择。而学生在物理试题中数学方法运用能力应当如何提升,还应当基于教师对数学方法在物理试题中运用的理解。就当前高中学生在物理试题中运用数学方法能力的培养而言,其应当基于三个阶段。第一阶段,将物理问题转化为数学问题的能力。第二个阶段,将数学问题再回到归物理问题的能力。第三个阶段,将数学方法运用到物理试题中的能力[1]。
  二、高中物理试题中数学方法运用的局限
  数学是物理问题解决的基础,只有让学生具备较高的数学能力才能实现对物理问题的有效解决,而物理问题在某种程度上又是数学的升华,如果学生只是具备较高的数学能力,依然无法实现对物理问题的解决。基于此进行分析,学生在高中物理试题中运用数学方法的局限主要表现在两个方面:第一,学生知识迁移能力的掌握不足,要想将数学方法运用到物理教学中,学生需要具备较高的知识迁移能力,只有让学生具备较高的知识迁移能力,才能实现学生对物理问题和数学问题的有效转换。第二,较高的学科基础,这不只是要要求学生具备较高的物理学科基础,学生的数学学科基础更是重要,所以在对学生物理试题中数学方法运用水平的提升上,教师也需要对学生的数学能力和学科基础进行培养和提升,为学生物理试题中对数学方法的运用打下基础。
  三、高中物理试题中数学方法运用的策略
  (一)基于数学方法,为学生提供思想的途径
  对于高中物理试题而言,对于数学方法的运用,教师应当发挥好自身的引导作用,通过教师的引导为学生在物理和数学之间构建出知识的桥梁,让学生能够在解决物理问题的时候能够直接与对应的数学方法进行联系,从而实现物理问题的有效解决,提升学生的物理试题解题能力[2]。为此,在课程教学中,高中物理教师应当基于图像法、函数法、极限法、微元法、数列法等物理试题中常见的数学方法进行思考,从而实现对学生物理试题中数学方法运用能力的有效培养。为实现学生物理试题中数学方法的有效运用,文章就几种常见的数学方法为例进行阐述。
  1.图像法
  图像法是物理试题中最常用的一种数学方法,对各种物理问题的求解具有较高的帮助,尤其是在物理问题涉及到运动学、力学、电磁学和光学时,图像法的价值更是无法被忽视,所以在物理教学中,教师应当加强对图像法的运用,在实际运用中提升学生读图和用图的能力,实现对数学方法的有效运用。如例题:一物体自t=0时开始做直线运动,其速度图线如图所示,下列选项正确的是:
  A.在0~6s内,物体离出发点最远为30m。B.在0~6秒内,物体经过的路程为40m。C.在0~4内物体的平均速率为7.5s。D.在5~6s内,物体所受合外力做负功。在该题的解题过程中,学生需要的就是数学中的读图能力,学生要基于图像的内容,列出对应的函数方程并结合图像和函数内容明确途中多边形各部分所对应面积的意义,然后再进行问题的求解。
  2.几何法
  几何法在高中物理教学中运用具有极其重要的作用,尤其是物理问题涉及到曲线运动和光学问题时,几何法在物理教学中的价值被进一步提升。所以在物理教学中,教师可以根据几何法的适应性进行考虑,将其与对应的物理知识进行对应,让学生看到对应的物理问题时能够在第一时间想到几何法,从而实现学生物理解题能力和数学方法运用能力的提升。如例题:在半径为R的光滑圆弧槽内,有又两个半径为R/3,重分别为G1、G2的球A、B,平衡时,槽面圆心O与A球球心的连线与竖直方向的夹角α应为多大,在该题求解的过程中,教师需要基于数学中的几何法对数学问题进行分析,利用图中的内容,构建出△ABO,并根据已知条件,构建出等边三角形,将整个问题都置于该等边三角形体系中,并在该体系中进行问题的求解,最终根据题中的信息求出α的值。
  3.极值法
  极值法是高中物理试题中不可忽视的数学方法,高中学生需要借助最值法对一些较为复杂的物理过程进行求解,尤其是学生在解决一些运动学、力学和电磁学问题时,学生对于最值法的需求更高。所以高中物理教师在教学的过程中也需要加强对数学中各种求最值法的渗透和运用,尤其是方程法和函数法的运用。如例题:如图3所示的电路中,电源电动势E=12V,内阻r=0.5Ω,外阻R1=2Ω,R2=3Ω,滑动变阻器在什么位置时,电阻表有最大的数值?为什么?为了能够实现对该问题的有效解决,教师可以将数学中的函数思想和不等式思想融入到该问题的解决中,基于该问题中所涉及的物理知识,构建出不等式组,列出能够满足式子解决的不等式组,并求出问题的答案。

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