张安平
湖北省枣阳市第八中学441200
数学的研究方法在物理学中是非常重要的研究方法, 许多物理问题的突破, 都利用了数学方法。在物理规律与理论学中,数学不仅是一种计算工具,通过使用数学的抽象和研究方法可定义物理概念,进而解决物理难题。在电学的教学过程中,我做了初步的探讨。
(一)等效思想简化电路图,便于识别电路
数学结果的等效可迁移到复杂的电路中,将它转化为等效电路来研究,从而使电路识别简单化。有助于学生熟练识别串并联电路,掌握串并联电路电流路径的特点及规律。
例1.在图(1)中识别电流表A1、A2、A3的作用
解析:在图(1)中识别电流表A1、A2、A3时,可以运用电流路径法,把电流表,闭合的开关看作导线,电压表看作断路,同时运用节点法,即同一条导线的两个端点看成是一个点等方法画出图(1)的等效电路图图(2)。从等效电路图2中,可以很直观地识别出电流有三条路径,L1、L2、L3并联,A1测通过L1、L2、L3的电流,即干路电流。A2测通过L3和L2的电流,A1测支路L3的电流。通过等效电路图的对比和练习,学生既加强了电流路径法来识别电路,又巩固了串并联电路的规律,从而很易分析出三只电流表的示数关系。
(二)逆向思维从结果追寻原因
逆向思维是一种反向思考问题的方式, 我们可以借助逆向思维能力推导出事物发展的结果和原因。 逆向思维,可以从结果追根溯源,寻找到事物变化的原因,从而找到解决问题的办法,数学学习分析问题时常常运用逆向思维,这种思维方式也可迁移到电学学习中。
例2:将灯泡直接接到某电源上,功率为100W,若用长导线将该灯接在同一电源上,该灯的功率为81W,求长导线消耗的功率(设灯丝温度不变)
解析:灯泡的实际功率随着实际电压的改变而改变,分析得出用长导线将该灯接在同一电源上时,由于长导线分压,灯泡两瑞的实际电压降低而实际功率减小
设电源电压为U,灯的功率为81W时,两端的电压为U',根据P=U2/R可得R=U2/P,U2/U'2=P/P'=100W/81W=100/81
U/U'=10/9,U线/U'=1/9,P线/P'=1/9
P线=1/9×81W=9W
(三)数形结合思想化抽象为具体
物理学是研究事物本质的,具有一定的抽象性。利用数形结合思想来解决物理问题具有以下特点:1.通过把物理中对象的特点和相关内容抽象化,运用数形结合的方法进行处理。2.在进行相关对象的讨论时,可以实现符号化,把物理对象的性质、特征等多个影响因素转变成符号,进行形式化演算。
例3:图甲所示的电路中,R1为滑动变阻器,R0、R2均为定值电阻,电源两端电压保持不变.改变滑动变阻器R1的滑片位置,两电压表的示数随电流变化的图线分别画在图乙所示的坐标系中.根据以上条件可知电阻R0的阻值为______Ω
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解析:此题运用了数形结合思想,整体思想、方程思想
因为V1测量R1和R2两端的电压,V2测量R2两端的电压,所以从图象上可以读出:U1=10V,I1=0.5A;U2=2V,I2=0.5A;
当电压为4V时,滑动变阻器接入电路的阻值为0,电流表的示数为2A;
那么关系式可以表示为:
U=10V+0.5A×R0------①
U=4V+2A×R0-----②
联立①②可得:R0=4Ω.
以上所举,仅仅是我在电学教学过程做出的初探。总之,初中物理与数学是息息相关的两门学科。中学生物理学习的好坏,很大程度上取决于他的数学素养水平。初中物理教学大纲中,规定学生要有运用数学知识解决物理问题的能力。因此,将数学思想和方法应用于初中物理教学中具有一定的现实意义。