数学在高中物理学习中的作用研究获奖科研报告

数学在高中物理学习中的作用研究获奖科研报告【摘要】物理与数学看似是两门“独立”的课程，但实际上两者之间存在千丝万缕的联系，尤其是在高中物理课堂，成绩优异的学生往往数学好，成绩落后的学生往往数学差，因而探索数学在高中物理学习中的作用显得尤为重要，对于高中生提升物理学习具有参考意义。本文采用文献分析法从数学思维和数学方法两个方面探讨了数学在高中物理学习中的作用，得出了数学思维有助于改善高中物理学习思路，数学方法有利于提升高中物理学习效率的结论。

【关键词】数学思维;数学方法;高中物理;作用研究

一、研究背景

数学是物理的“语言”，其经常被认为物理学习的必需品。在高中物理学习过程中，数学知识的作用也显得尤为突出。有研究发现高中学生的物理成绩与数学知识具有密切联系，例如那些物理成绩出色的高中生，他们的数学成绩也相当优秀;而那些数学成绩比较差的高中生，他们的物理成绩也相对落后（陈佳欣，2018）[1]。由此可见，在高中知识学习中，物理学科和数学学科之间联系密切，也正是因为这个原因，大部分高中物理教师认为高中学生的数学知识薄弱是造成高中学生学习物理知识的障碍。那么数学知识在高中物理学习中到底存在什么作用？这是本文需要回答的主要问题。

二、数学在高中物理学习中的作用

数学在高中物理学习中的作用主要集中体现在思维和方法两个方面。

1.数学思维有助于改善高中物理学习思路

数学思维主要包括逆向、极限等思维方式，这些思维方式对于高中物理学习起到了重要作用。逆向思维可以通过反向视角解决复杂的高中物理问题。高中物理问题有时候非常简单，但有时候也非常复杂。假如按照正向思维方式进行解答可能非常麻烦，也极易陷入思想误区。面对这种情况，那些拥有数学逆向思维的高中生在正向思维解决高中物理难题举步维艰的情况下，他们可以迅速切换思维方式，从难题的反向着手，运用逆向思维方式完成负责的高中物理难题。而极限思想则可以通过放大或者缩小高中物理的前提约束条件，在极限情况中分析解决高中物理难题。例如在某些情况下要求高中生判断一些物理现象变化趋势中存在的极值问题，这可能需要高中生对该物理难题进行极限上的转化，改变前提约束条件，转变条件形式，继而通过计算可以快速判断出物理现象变化趋势中的极值。

由此可见，数学思维极大的改善了高中物理学习思路。当然，也需要特别说明，并不是所有的高中物理知识都必须运用以上两种数学思维方式，具体数据思维方式的选择需要高中生根据具体物理问题进行运用，但在平时高中物理知识学习中需要注重培养数学思维方式。

2.数学方法有利于提升高中物理学习效率

数学方法种类多样，而与高中物理学习相关的数学方法可以概括为三类：几何法、图像法、微元法（陈宗造，2005）[2]。

（1）几何法

几何法可以将高中物理知识中的对称原理、三角规律、圆周运动、粒子运动等一些较为抽象的知识点转化为相对直观而具体的知识点。例如在圆周运动中，高中学生可以通过几何法勾画出粒子的运动路径，根据粒子的运动轨迹可以有效解决物理问题（徐卫兵，2016）[3]。

（2）图像法

尽管高中物理学习属于物理科学的基础阶段，但往往也会有一些复杂的数量关系，需要经过复杂的运算才能解决，但在这种情况下，高中学生仅依靠单纯的运算出现错誤或者无法解决在所难免。此时，图像法可以将复杂的物理量之间的代数关系转变为简洁的图像，这样高中生可以避免复杂运算而无法解决高中物理难题的现象，例如图像法在简谐运动中的应用。

（3）微元法

微元法，顾名思义为“微小单元研究方法”，其具体内涵为针对某一高中物理问题，根据一定的理论基础，将其分割为多个微小的单元，然后对这些微小单元进行分析，找出答案，最后将已知答案的微小单元加和，还原成整个物理问题。微元法是高中物理知识学习与大学物理知识学习衔接的重要方法。在高中物理学习中掌握微元法可以为未来的物理学习奠定基础。

综上所述，数学方法可以帮助高中学生在学习物理过程中提高物理学习效率。

三、结语

物理课程与数学课程看似是两门“独立”的课程，但两者之间存在或深或浅的关系。在高中物理学习阶段，通过对学生物理成绩分析可以发现，高中物理和高中数据之间的联系非常明显，即成绩优异的学生往往数学好，成绩落后的学生往往数学差。由此可见，在实际生活中，物理课程和数学课程并非是“独立”的，因而数学在物理学习中具有重要的作用，本文通过研究发现数学思维方式可以为高中生学习物理知识开辟新的思维方法，改善高中物理学习思路;数学方法可以帮助高中生掌握更多的解题方法，将复杂问题简单化，