2016年高考(理科)物理考核目标与要求的第四点是运用数学解决物理问题的能力:(1)能根据具体问题罗列物理量之间的关系,(2)能用几何图形、函数图形等进行表达和分析。在高中物理教学中,相当一部分高中生倾向于把物理和数学的学习割裂开来,当需要运用数学思维解决物理问题时,常常出现思维受阻、滞后的现象,这也是物理教师面临的一个难题,其主要原因是师生对数学与物理之间的深层联系没有深刻的认识,对新的概念不熟悉,没有像高中物理教学大纲中强调的那样,给予应用数学解决物理问题的能力足够的重视,所以我们决定以高中物理教学中数学思维应用的实践研究作为研究方向。
数学思维是提出、分析、处理和解决数学问题的一般策略,是对解决数学问题的步骤、程序和格式的高度概括,是对数学理论(概念、定理、公式、规律、方法等)和数学实践的本质认识,在运用数学知识解决问题的认识活动中反复运用,具有很强的指导思想,是数学的灵魂,是打开数学知识宝库的金钥匙,是数学发现的取之不尽、用之不竭的源泉。主要的数学思想有:方程函数思想、归约变换思想、建模思想、类比思想、分类讨论思想、数形组合思想、极限思想等。只有正确理解数学思想的内涵,才能将其运用到数学中去,才能准确、贴切地运用到物理教学中。
数学思维在高中物理教学中应用的实践研究高中物理的物理思想,就是将数学思维渗透到具体的物理知识(概念、认识规律和解决问题)的教学过程中,使学生在轻松愉悦的状态下看透物理现象,接受物理概念,理解物理规律,处理物理问题。在研究高中物理物理量之间的关系时,需要把物理量之间的关系转化为函数、方程;在研究高中物理中比较复杂的问题时,需要运用转化思维把难问题转化为易于解决的问题;在研究物体运动的性质和规律时,需要建立物理模型,进行相关的分析和相应的练习;在探索新的概念和规律时,要求学生运用类比思维,对具有相似内在本质性质和规律的概念和模型进行比较分析,从而达到理性的认识;在解决综合性体育问题时,需要学生运用分类、讨论的思想,综合解决问题;运用数形结合的思想,解决涉及物理图形的问题;运用极限思维,快速、准确地找到临界状态。
物理与数学是紧密联系的,正如数学家庞加莱所说:物理科学不仅给我们(数学家)提供了解决问题的机会,而且帮助我们发现了解决问题的方法。数学思想与物理规律的巧妙结合,是解决很多物理问题的有效途径,而把物理问题转化为数学问题是学好物理的一个非常重要的途径。本课题的研究旨在使教师在物理教学中自觉培养学生运用数学思维解决物理问题的能力和技巧,将数学思维融入高中物理教学,为表达物理概念和规律、解决物理问题提供精准的数学语言和解决方案。
1、研究渗透在物理教学中的数学思想。
2.形成数学思维应用于高中物理教学的策略与方法
方法。
3.让学生学会用数学思维来分析和解决物理问题。
教师可以通过研究提高自身专业素质,不断增强教学和科研能力。
主要研究内容如下:
1、学习函数、方程思维在高中物理中的应用。函数思维是从运动、变化的角度去分析、研究数学中的数量关系,是对函数概念的本质理解,建立函数关系或构造函数,利用函数的图形和性质去分析、转化问题,使问题得以解决。方程思维是分析数学问题中变量间的等价关系,建立方程组,或构造方程,求解方程或方程组,或利用方程的性质去分析、转化问题,使问题得以解决。高中物理主要研究物体的力与运动之间的关系,物理量有很多,当我们要研究物理量之间的关系时,就利用物理定律和定理,把物理量之间的?P级数转化为函数和方程,把抽象复杂的物理问题变成具体的数学问题,运用数学思维去解决问题。
2、转化归纳思维在高中物理中的应用研究。转化归纳思维方法是在研究和解决有关问题时,采用某种手段,通过转化把问题转化成实际问题贝语网校,从而解决问题的数学方法。一般把复杂的问题转化为简单的问题,把困难的问题转化为容易的问题高中物理的物理思想,把尚未解决的问题转化为已经解决的问题。我们需要把它转化为熟悉、简单的物理过程或物理模型,从而利用简单的物理规律来解决复杂的问题。
复杂物理问题的目的。
3、建模思想在高中物理中的应用研究。数学建模是一种数学思维方法,是利用数学语言和方法进行简化、抽象,从而“表征”和解决实际问题的一种有力的数学手段。在研究物体运动的性质和规律时,把问题简化、具体化,然后通过建立简单、具体的物理模型,进行相关的分析和相应的实践,从而把实际问题分析、简化,转化为数学问题,再运用适当的数学方法解决问题。
4.类比法在高中物理中的应用研究。类比法是指能够推断出相似的事物也应该具有一类事物的某些本质属性和内部结构的推理方法。在研究物理问题的同时,要求学生由对表面特征的直观认识上升到对内部本质属性和规律的理性认识,注重学生知识的系统化,从而促进学生良好认知结构的构建和知识的整合。
5、分类讨论思想在高中物理中的应用。分类讨论的思想是当问题给出的对象不能统一地进行研究时,需要按照一定的标准将研究对象进行分类,然后分别对每一类进行研究,得出结论。最后把各类结果结合起来,得到整个问题的答案。分类讨论本质上是一种“化整为零,逐一分解,再将各部分整合为整体”的解题策略。在解决综合性体育问题时,会遇到很多情况,我们需要将各种物理情况进行分类,逐步解决,然后综合性地解决问题。
6、数形结合思想在高中物理中的应用研究。数形结合思想是根据数与形的对应关系,通过数与形的转化,解决数学问题的一种重要思维方式。其思想是通过“以形助数,以数助形”把复杂问题简单化、抽象问题具体化,能把抽象思维转化为具象思维,有助于把握数学问题的本质,是数学的规律性和灵活性。数学家华罗庚对数形结合的评价是:数与形本来是相互依存的,怎能割裂成两面呢?数少形少,直观性差;形少,理解性难。数形结合,各方面都好。运用数形结合的思想,可以把抽象的物理规律与物理语言、物理量与直观图形的关系结合起来,使事情变得简单,用数来解决形,把涉及物理图形的问题转化为量或函数。我们可以研究图形之间的关系并对其进行详细的分析,从而达到更加准确、理性的直观图形的理解。
7、极限思维在物理教学中的应用研究。极限思维是指运用极限概念分析问题、解决问题的一种数学思想,它是现代数学中的一个重要思想,即通过无限近似,从有限认识无限。用无限探索有限,从近似认识精确,用极限逼近精确,从量变认识质变的思想。在物理教学中,处理一些综合选择题时,有时需要运用极限思想寻找临界状态,从而快速准确地解决问题。例如,在探究物体在水平木板上的摩擦力如何随木板与水平面的夹角变化的规律时,运用极限概念就很容易解决问题。
8.在科学理论的指导下,通过不断的思考、探索和螺旋式的实践,研究在高中物理教学中运用数学思想进行高效教学的策略与方法。
研究重点是分析数学思维在高中物理教学中的应用,将数学思维与解决物理问题有机结合起来,将数学思维渗透到物理教学中,培养学生的逻辑思维等综合能力。将概念、规律、物理过程、物理情境转化为通俗易懂的数学语言、函数、图形等,帮助学生更轻松地学习和解决物理问题。难点在于数学思想的归纳总结,学生与教师数学基础的差异,在运用数学思维解决物理问题时,很难想到数学方法与物理规律、数学关系的综合运用。