摘要:数形结合是指使用图片表达抽象的知识或组合抽象的定律,数形结合的教学方法被广泛应用于高中物理教材疑难问题理解过程中。随着数形结合方法的逐步发展,对于高中物理的理解促进作用发挥的越来越好,对于解决物理问题而言这种灵活而生动的方法是行之有效的,这种方式激发了学生对物理学的兴趣。如果学生能够完全掌握正确解决问题的思路并使用数形结合方法,学生就可以从新的角度思考分析解决问题。
关键词:数形结合思想;高中物理;解题;应用研究
引言:数形结合是数字和图形的组合,可以促使学生在物理问题解答过程中在图形和数字之间来回切换,以准确地掌握他们所学的知识,并为分析物理问题铺平道路。因此,在解决问题的过程中,学生可以更直观地感觉到物理当中的集合变量,并在物理知识学习过程中发现问题,因此学生可以在理解物理问题时使用这种解决方案,或者构建物理图形来提高解决物理问题的效率。
一、数形结合的分析及高中物理解题过程当中的应用
许多老师都在问这个问题,在物理学习中,如果通过查看数据的变化,学生可以很明显的发现物理现象的变化,既然这样为什么要树立数形结合的思想？有科学实践研究表明,每个学生都是一个不同的个体,学习效果因人而异。一些学生没有很强的思维能力和逻辑能力,仅仅简单地让他们寻找数字变化,会使他们感到头晕。在物理实践中遇到难题时,他们常常会直接跳过,就这样放弃了。这样的话很容易使这些学生逐渐失去对学习兴趣和信心。
高中物理对学生来说学习起来是抽象且复杂的,因此许多学生对物理学习感到恐惧。数形结合想法的诞生显著打破了这种情况,将复杂的文字数据转换为直观的图像,将繁琐的大段文字转换为简单的图形,对特定内容进行这样的相互转换使抽象的问题形象化。直觉和简洁是数形结合方法应用起来的最大特征。与传统的教学方法相比,这种方式更适合学生的接受能力和思维特点,并且可以吸引学生的注意力,因此学生可以做到快速准确地回答问题,从而养成良好的发散性思维,逐步发展学生思维能力,为将来的学习打下坚实的基础。
二、高中物理中数形结合的思想概述
数形结合这一想法源自对数学的两个基本元素进行组合和研究,这两种要素就是数字和形状,可以通过组合数字和形状来简化相关问题。从广义上讲数字和形状二者在辩证法上而言是统一的,数形结合的教学方法可以应用于任何课程当中。在解决问题时,师生可以使用代数表达式来准确而深刻地表达问题,也可以使用图形图像更加直观的对知识进行表示,并且这两个方式其优点是相辅相成的,因此更容易帮助学生解决问题。
高中物理比学生在初中时段学到的物理内容更加抽象,更理论化。老师曾经说过物理是一门定量科学,在物理学中,对象和对象之间的关系可以用代数表达式表示,不论可否感觉到对象的客观形式,都能通过某种形状来做出表示,因此在解决此类物理问题时,也可以使用数形结合的方法解决相关问题。
三、数形结合方法在高中物理解题过程当中的实际应用
(一)辅导学生建立数形结合的观念
例如,在教学过程当中,当老师在进行“分子动理论与内能”课程教学过程中,老师可以首先带领学生做一个小实验,实验过程如下:将一滴蓝色墨水滴入清澈的水中,让学生观察墨水的扩散,并通过这个小型实验使学生直观地了解布朗定律特性。然后引导学生从观察的角度来看,学生仅能看到物理学的变化,难以从更加科学的视角了解到布朗定律的深层含义。因此,在实验中,教师可以指导学生使用数形结合方式来表示物理实验过程,例如,教师可以指导学生记录在显微设备上观察到的墨水扩散路径。从记录的图像中,学生可以看到水中的墨水扩散轨迹不规则。当外部条件发生变化时,蓝色墨水的轨迹也会发生变化。同时,当蓝色墨水和碘同时滴入清澈的水中时,它们的行为轨迹是更加不同的。
通过图像观察,学生可以识别布朗定律深层次的真实运动,并总结图像的各种定律,以帮助学生理解抽象的概念,帮助学生建立数形结合相关思想,从而促进问题的解决。
(二)从图形向数字的转变
高中物理练习题目之中,有一些题目会为学生提供特定的图形,例如物体的运动轨迹图,解决此类问题难以仅仅根据教科书中的图形进行有效回答并进行深入分析。这就可以在获得准确的对象运动状态图的前提下进行有效转换,然后将图形问题转换为代数问题,并将其与对应的关系表达式组合以获取正确答案。
(三)从数字到图形的转变
一些问题有其特殊规律,并且问题中包含的各个因素之间的关系很复杂,因此在回答过程时会使用更多的公式和原则。面对这些挑战,老师可以帮助学生转换思量,将复杂的定量关系转换为图形关系,以更为直观的方式分析和处理问题,将复杂的问题简单化,并提高学生对作答物理问题的效率和质量。
举例来说,在100m比赛中,计时员会从听到枪声时开始计时,并在第一个运动员到达终点线时停止计时。计时得出的结果是12.1秒,这是正确的计时方法吗？同时请解释为什么。尽管这个示例问题在生活中很常见,且许多学生也有类似的生活经历,但是尽管游戏场景是通过想象来再现的,声音传输方面的问题仍然明显存在。在解决问题的过程中,就可以通过使用数形结合将代数问题转换为图形问题,并使用图形的直观性来完成问题分析,从而简化了问题作答过程。
(四)数字和形状的补充应用
高中生作答物理问题是往往无法通过仅用数字或图形的方式来分析和解决许多问题,因此要想获得正确的答案,就需要不断地变换作答形式,运用数字和形状互相补充共同分析。因此,在实际解决问题的过程中,教师必须确保学生根据问题采取适当的作答方法,实施数字和图形的共同应用,从而提高学生的学习技能和解决问题的效率。
高中物理练习的类型也很多,并且需要使用图形和数字来共同分析和计算许多问题,因此学生应该精通如何对数字和形状进行组合。例如,图形变换类题型、画图题、看图题等等,教师需要快速指导学生灵活地使用数形结合来分析问题,并具有清晰的回答问题的思路,从而快速有效地回答问题。组合图形和数字的想法是直观图像和物理抽象定律的结合,物理关系以及图像的相互转换和补充是解决问题的关键。在实际应用当中,眼前应该有图形,头脑中应该有数字,数字才是回答问题的灵魂,而图形是直观的外观体现,这两者相辅相成,互相促进,只有通过碰撞实现数字和形状相结合才能探究问题的深层含义,从而可以优化解决问题的方法并提高解决问题的能力。
四、关于数形结合解决物理问题的思考
实际上,许多问题可以通过代数计算,也能够应用图形辅助思考。当使用数形结合方式解决问题时,必须具有足够的发散性思考技能,以描绘抽象的物体和原理。当然,这也可以被称为解决问题的一项技能。如果想越来越快地解决问题,最好的选择就是牢记物理知识并多加练习,从整体上提升解决问题的能力并提高自身的物理水平。
结语:在高中阶段,物理是一门非常重要的学科,由于物理知识内容相对抽象并且问题作答非常有难度,因此教师应帮助学生发散思维以快速而准确地掌握问题关键,从而使学生可以更高效地解决问题。当学生考虑解决问题时,老师应指导学生采用数形结合的方式,有效地减轻学生解决问题的负担,并且可以将抽象和复杂的问题转变为简单、具体的问题。同时,教师可以在日常生活中使用数形结合方式来更好地改善学生学习习惯,使学生能够应用数形结合进行思考,提高学生自身的物理学习水平。
参考文献:
[1]陈宏科.数形结合思想方法在高中数学教学与解题中的应用方法研究[J].考试周刊,2021(39):53-54.
[2]方芳.数形结合思想在高中物理解题中的运用[J].新课程,2021(12):128.