谈初中物理教学中数理结合的问题

       谈初中物理教学中数理结合的问题

                                  铜冶镇第二中学  吴丽静

摘要：数学与自然科学是一对孪生子，马克思曾说过： “一切科学只有成功的运用数学时，才能达到了真正完善的地步”，在科学发展中，物理、数学紧密、相互促进，为了使中学生更早懂得数、理之间相互关系，笔者认为：在物理教学中，注意探索和强化数理结合的应用性问题，这对提高中学生科学文化素质，促进物理、数学问相互渗透、培养学生创新意识大有裨益。

关键词：数理结合   初中物理 

物理与数学之间存在着密不可分的关系，在物理规律的发现过程中，需要用数学的知识以及方法对物理问题进行分析处理，数学是物理规律研究过程中必不可少的推理工具，对物理问题进行计算分析也缺少不了数学知识的辅助。所以，重视数理结合对于提高中学物理教学质量、降低学习难度、培养学生学习兴趣、促进素质教育有着重要的意义。

对初中学生而言，数学的学习习惯、方法和数学教师的教学方法已使他们有了某种“思维定势”，他们中有相当一部分学生在学习物理中仍摆脱不了数学模式，而且物理的学习内容、方法和教师教学方法的改变，学习物理的思维方式的多样性、灵活性，都使他们对学习物理不适应。由此可见，在教学实践中做好数理结合的工作是很重要的。以下是从我这些年的心得体会。

一、备课中注重学生的数学基础

大多数的物理问题要依靠数理知识结合解决，但是在实际教学的过程中，物理教学与相关数学知识处在分离状态，相互间的教学进度无法对接，这使得初中物理教字的进行比较艰难。

在备课中，应了解学生需具备哪些数学知识，学生已有的数学知识及对这些知识掌握的熟练程度。根据以上情况有针对性地设计教学内容，选择教学方法和制定教案。如：学生已在小学学过长度、面积等单位换算，但小学的数学中单位换算不写过程，只写结果，若在物理教学没有补充讲解单位换算过程，学生必然会出现类似于1.5米=1.5米×100=150厘米；1.5米=1.5米×100厘米=150厘米这样的错误。而且，物理习惯上的单位换算喜欢用字母来代替单位，这就需要我们在教学中渗透这种思维。
二、教学过程注重承前启后，查漏补缺

在物理教学中，每个单元、每节课如涉及到学生已有数学知识掌握得不熟练，或数学要求与物理要求不尽一致等问题时，都要结合学生已有的知识和方法进行分析讲解，以激发学生的求知兴趣，降低学习中的难度阶梯，引导学生把数学方法和物理方法结合起来，达到温故知新之目的。

例如：正反比关系的基础知识，学生在小学已学过，在初二学生学习机械运动时涉及正反比的物理量时，可先复习正反比基础知识，结合物理意义讲解。到八年级下册学生在数学上学完正反比函数时，再进一步深化物理量的正反比意义，学生就会很自然地接受和运用。如果学生数学知识不足或掌握得不牢固，或学生对物理中应用数学知识时不注意物理学科特点，我们在实际教学中应通过例题讲解，弥补不足。

又如：科学记数法是物理中常用的数学方法，但科学记数法不是初中数学的重点，负指数幂的学习是在八年级末，两个学科之间进度安排不一致，致使物理的教学存在一定的难度。对类似于这些知识就要多次讲练而补缺，以培养学生数学运算的方法、速度、精确度和准确度。
   再如：在解很多光学问题的时候会用到相似三角形的知识。而相似三角形的知识在初三数学才会涉及到。那么要想解决这个问题，物理老师必须临时充当一下数学老师，给学生简单补充一下相似三角形的知识。
三、强调数学与物理的区别
1.数学上的正负和物理上的正负不尽相同
    在数学上是根据量的相反意义来决定正负的，而物理中则是物理量本身的意义。物理上常常用正负号来表示某些矢量在空间的方向或表示某些标量相对于规定值的大小。如规定了标准值后重力势能的正负、电能的正负、温度的正负等。物理中还常用正负号来表示物理量在某种意义上相反的性质。如电荷的正负、吸热和放热等。
2.数学上的等式和物理上的等式意义不同
    在数学上，等式常用来表示两个等价的量。而在物理学中，等式联系的量除了有等价关系外，更多的是表示出它们之间的一种量度关系或相当关系。如欧姆定律，就仅仅反映一个量度关系。而有的学生单从数学的角度来考虑，由欧姆定律公式1=U/R得:R=U/I,于是认为 “导体的电阻与导体两端的电压成正比，与导体的电流成反比”. 显然，这种说法是错误的。因为学生在分析物理问题时只从数学角度讨论，忘记了物理因果关系，把物理问题当作纯数学问题处理。

因此，要使学生养成用物理思维去思考问题的习惯，在讲解公式、教学例题时要注意阐明公式建立的物理过程和适用条件，这样，让学生不仅学会运用物理公式定量计算，而且学会应用变式讨论问题。

3. 物理问题往往有其物理背景，忽视了物理背景，会得出错误的结论。

如：一个“220V, 1000w"电热水器，在额定电压下通电14min,产生的热量全部被2.5kg, 30℃的水吸收，在标准大气压下，水温升高多少?
解： Q电=W=Pt=1000w×14×60s=8.4x105J

Q水=Q电=8.4X105J,

△t= Q水/Cm=8.4x105J/4.2 x103J(/Kg. ℃) x 2.5 kg =80℃
答：水温升高80℃。

上面的解法，单纯从数学角度来看，过程清楚，公式正确。但结果呢?大家都知道标准大气压下水的温度是不会超过100℃的，计算结果与物理事实不符合。对物理解题结果不讨论不分析，是数理结合意识不强的表现，在教学中应加以克服。使学生在解题之后，还要联系物理概念和规律，看是否能反映物理事实.

4. 物理中的列方程与数学中的列方程的方式也不尽相同
        数学中只要数值相等便可列等式，而物理中不但要求数值相等，还要物理量相同。在解物理方程时，还要注意其结果有物理意义。再如：物理的计算，除了数据的计算，还有单位也在其中计算，这是和数学很大的差别。

又如:根据物理规律列方程求解时，有时可以得到两个或两个以上的实数根，从数学上来讲，它们都是原方程的解，但在物理上却不一定都有物理意义。此时必须从物理量本身的含义、未知数的取值范围以及实际物理问题的要求等方面进行合理取舍。
    这些问题及特点都应在教学中强化，防止学生数学“思维定势”对物理问题的解决产生负迁移，在培养学生运用数学知识解决物理问题的能力时，应通过对典型物理问题的详细分析讲解，指导学生掌握解决抽象物理问题的数学思维方法。

四、做好概念教学，培养学生数理语言表述能力

数理语言分别由文字语言、图形语言以及符号语言三大部分内容构成，将数理语言反映在物理学科中，物理中的定律、概念等便可以用相应的数理语言表示。以密度概念为例，将密度概念用文字语言可表述为“物体的质量与其体积的比值”;用图形语言可表述为仅在第一象限m∝V的正比例图线；用符号语言可表述为“ρ=m/V" .由此可见，学生要想学好物理，就必须要具备基本的数理能力，能正确运用相关数理语言准确表述物理概念、定律等。相应的，教师要想在物理教学中培养学生数理能力，也必须利用物理概念、定律让学生形成基本的逻辑思维，掌握数理语言表述方法与技巧。

在物理教学中教师要有效引导学生运用文字性的语言将某个物理概念或定律表述出来，在此基础上逐渐加大教学难度，进一步提升学生数理语言表述能力。例如，在“阿基米德实验”中，对于浮力原理以及相关实验现象，书本中做了如下表述：漫入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开液体所受重力的大小。教师可先要求学生不看教材中的这一表述，而是随着实验的进行，自己不断总结、归纳，尝试用自己的语言将实验现象表述出来，之后与教材中表述进行对比，查找自己在表述方面的偏差。教师也要针对学生的总结、表述情况加以指导、修正，帮助学生更好地体会数理语言的精炼性、准确性，掌握数理语言表述技巧。

数理结合的教学应该成为一种重要的教学模式，它不仅适合于初中阶段的学习，在之后的学习过程中也需要。数学不仅可以为物理问题的解决提供方法、工具，还可以让学生在物理学习的过程中加深对数学的理解，促进了两门课程的共同进步。所谓“工欲善其事，必先利其器”，只有增强两个学科的融合，做到数学与物理的有机结合，最大限度的增强初中生学习物理的兴趣，帮助学生实现两个学科的共同进步。