高中学习中如何运用数学知识处理物理问题探析

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  摘 要:高中物理和数学的学习存在很多共同点,对此,我们要想更好地学习物理知识,就应该仔细挖掘并扎实掌握这些相通之处,将数學知识灵活的运用在物理解题中,在提高物理解题效率的同时巩固数学知识。本文站在高中生的角度对此做了深入研究,结合学习中遇到的典型例题阐述了利用数学知识处理物理问题的策略。
  关键词:高中学习;数学知识;物理问题
  数学与物理二者同为理科,存在一定的共通性。数学是一门基础性学科,物理是建立在数学基础上的,数学学习的好坏可以在一定程度上影响着物理解题效率。对此身为高中生,在物理学习中应该懂得尝试着引入数学知识,通过数学知识的运用快速的解决物理问题。这样才能更好的保证解题效率,并实现学习能力的提升。
  一、运用函数知识处理物理问题
  函数是高中数学学习中的重要内容之一,作为极具代表性的数学知识我们在物理解题过程中经常可以用到。
  例题:芳芳和明明二人从学校和火车站两地相向而行,芳芳比明明早出发6分钟,中途二人在图书馆相遇,这时芳芳多走出了110m,见面后二人以相同的速度向前行进,明明到达火车站需要7分钟,芳芳达到学校需要10分钟,那么二人的速度分别是多少?火车站到学校之间的距离又是多远呢?
  对于这道题目的处理我们如果直接采用物理知识具有一定难度,不容易理解,对此就可以运用数学中的函数知识解决。首先列出方程,然后通过函数中的换元法就能轻松得出答案。如下:
  设:火车站到学校之间的距离为x,那么,芳芳共走=x+110,明明速度=x+110/7、芳芳速度=x/10;可得x/x+110/7=x+110/x/9-6,简化处理,可得:7x/x+110-9(x+110)/x+6=0;随后设y=x/x+110,所以,就可以得到公式7y2+6y-10=0。最后对该方程求解。这样一来问题便轻松解决了。
  二、运用几何知识处理物理问题
  在高中数学学习中,几何知识的学习也是关键所在,这一知识点在物理解题中的运用涉及到了很多方面,我们在实际解题中可以根据实际问题具体决定,选择恰当合理的方式引入,这样才能更好的解决物理问题。
  比如数学几何模块中的三角形原理以及数形结合思想可以用来解决物理中的磁场问题、变力问题,然后就是高难度的力学问题和电学问题也可以用几何知识中的“圆的知识”来解决。只要运用的合理,解题效率便可以实现明显的提高。
  三、运用方程知识处理物理问题
  方程是数学知识的代表,我们在处理物理学“力学”相关问题的时候就可以利用方程来解决。
  例题:高空中有一架飞机正在飞行,由于遇到突发问题导致以每秒130米时速下降,机上人员在飞机下降过程中受到了伤害。若只针对直升机垂直运动进行分析,并设定直升机运动为“匀变速直线运动”,那么直升机垂直方向产生加速度为多少?直升机的方向是怎样变化的?如果机上人员没有佩戴安全带,那么在直升飞机中做怎样的运动,乘机人员最容易受伤呢?
  在处理这道题目的时候,我们第一步要做的就是认真阅读题目内容,审题完毕之后可以发现题目中的两个问题都给出了既定的已知数,那么就可以利用公式来求解未知数。这种题目的设定和数学中的方程思想不谋而合,因此利用方程来进行解答最为简便。
  四、运用极值法处理物理问题
  极值法在数学中属于难度较高的知识点,在物理解题过程中我们要想运用这种方式,必须要创建专门的物理模型,通过模型与数学极值知识的结合实现题目的解答。在高中物理解题中比较常用的极值法有二次函数极值计算、三角函数极值计算以及一元二次方程的判别式法等几种。
  例题:现在有一根没有弹力的软绳,绳子一端系有一个质量为m的小球,小刚牢牢拽住绳子一端站在水平地面上,随后开始甩动手中的绳子,让小球在水平面内做圆周运动。已知小刚的手和地面之间的距离为d,重力加速度为g,若改变绳长l(且l>d),绳的最大承受力为3mg,整个过程中小刚手的位置始终不变,当小球运动到最低点的时候绳子突然断掉,要使小球飞行的水平距离最大,那么绳长和最大水平距离分别是多少?
  对于这道题目的解析可以应用极值法:设小球在最低点时速度为v,绳的最大拉力为T,据牛顿第二定律:
  T-mg=mv2l;T=3mg,则v=2gl
  因绳断后,小球做平抛运动,则:
  d-l=12gt2;x=vt;x=2l(d-l)
  据均值法,要使x最大,应有:
  l=d-l;l=d2故xm=2l
  通过这样一种方式的运用可以发现,在物理学习中数学理论是最精确、最简洁的语言,很多比较复杂繁琐的物理知识都可以通过数学知识进行解答,我们身为高中生必须要意识到这点,扎实掌握数学知识,灵活运用,这样才能更好的解决物理问题,提高解题效率。
  五、结语
  总而言之,通过总结实际学习经验来看,高中物理和数学知识之间有着密切的联系,存在很多共同点,我们身为高中生在学习中要主动寻找这些相同的内容,在处理物理问题的时候灵活运用数学知识,这样才能更好的保证解题效率,在强化自身解题能力的同时提高自己的物理水平。
  参考文献
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  [2]培养高中生运用数学知识解决物理问题能力的实践[D].内蒙古师范大学,2013.
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