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作為一個中學物理老師,對數(shù)學這門學科,有一種莫名的崇拜感。萬有引力定律、經典電磁理論、相對論和量子力學,物理學的每一次大統(tǒng)一與變革,數(shù)學居功至偉。每一個物理學習者,四大力學中的數(shù)學都是惡魔般的存在。實在想象不出,若沒有數(shù)學,物理將如何發(fā)展? 高中物理中的數(shù)學 1.運動學概念中的定義和極限思維 位移、速度、加速度,運動學中的三巨頭,和數(shù)學中的有向線段、矢量、比值定義、極限直接聯(lián)系,仔細深思,感覺物理難真不是學生矯情。矢量,一上高中就接觸,在思維上真的一下很難接受,確實需要思考很長一段時間。比值定義,被定義量與定義量無邏輯關系,不聯(lián)系物理實際,光從表達式上真可以說不可思議,有映射關系無邏輯關系的一種反直覺邏輯關系。極限,引發(fā)數(shù)學界微積分危機的一個問題,一上高中就接觸,只可意會不可言傳我覺得就是專門評價極限的。 2.勻變速運動的速度、位移。 恒力問題是高中物理定量計算中比重相當大的一部分問題。常規(guī)的處理思路就是正交分解,然后各個方向分析、計算,勻變速直線運動可視為一種特例。從數(shù)學角度來說,涉及到了矢量的分解與合成,速度規(guī)律用到了一次函數(shù),位移規(guī)律用到了二次函數(shù)。這兩類函數(shù)是高中物理第一次涉及到的函數(shù)知識,兩類函數(shù)同時和圖象結合出現(xiàn),圖象斜率與函數(shù)中對應物理量的關系是學生學習中的難點。初中雖然學過這兩類函數(shù),但對斜率及函數(shù)的認識到不了高中所要求的深度,教學中的挫敗感很強,等數(shù)學相關知識學習之后,應該再穿插著系統(tǒng)介紹一下,在物理與數(shù)學之間進行橋接。分解的思維是因為高中物理的矢量運算實質幾乎都標量化了,真正對數(shù)學上的向量和牛頓運動定律理解后,恒力問題就是一個矢量的一次、二次函數(shù)問題,分解是把簡單問題復雜化了。 3.非恒力的曲線運動 曲率半徑、切向、法向,知道了這些數(shù)學知識,牛頓運動定律直接運用就行,沒有任何的違和感。 4.簡諧運動 微分方程,三角函數(shù)。有周期性的物理問題就有三角函數(shù),我覺得這句話幾乎可以成為一個定理。 5.功的定義、通量計算(電通量、磁通量) 矢量點乘 6.洛倫茲力、力矩 矢量點乘 7.運算中常用的數(shù)學知識 一次函數(shù)、二次函數(shù)、三角函數(shù)、不等式、等差數(shù)列、等比數(shù)列、求導 時間緊,暫時想到這些,我自己的感覺,想要學好高中物理,首先要學點微積分初步的知識,其次是矢量的知識。一次函數(shù)、二次函數(shù)、三角函數(shù)這些知識應該自學,若自學這些初步知識也困難,再選物理就非常不明智了! |
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