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數學是物理知識的工具

發布時間: 2024-08-21 09:35:13

『壹』 如何看待「物理的本質是數學」和「數學是物理的工具」這兩種說法

物理和數學他是完全獨立的,兩個學科兩者是有交叉的,但是物理就是物理,數學就是數學,兩者不能混為一談。物理的本質就是物理,數學的本質就是思維邏輯關系,它並沒有什麼物理的本質是數學數學乃至是物理的工具的這種說法,數學是所有基礎學科中最重要的一個,它是完全獨立的。

物理和數學都是非常龐大的學科,我們在中學階段乃至大學階段學的時候還是通識教育,沒有特別細致的去區分,但是等你到了研究生階段乃至到了博士階段研究的方向就會細分,數學裡面也是有很多小的專業的,有側重於應用的,有側重於理論的,然後應用也有側重於地質的,側重於物理的側重於天文的有很多很多方向。

『貳』 物理學中是怎樣運用數學工具的

數學是物理學的語言和工具,概括物理現象、形成物理概念、整理實驗數據、進行邏輯分析、建立物理定律、利用數學圖像展示物理規律等等物理學的研究和學習過程都離不開數學,而數學知識在初中物理中也展現了非凡的作用。以下就是數學工具在物理學中運用的具體表現:


一、利用不等式(組)求凸透鏡的焦距取值范圍


根據一定條件求凸透鏡的焦距的取值范圍,對於初中學生來說的確有困難,運用不等式(組)的知識來解這類問題,就會使問題化難為易了。


例如:某同學將一支點燃的蠟燭放在距凸透鏡375px處時,在光屏上得到一個縮小的像,當蠟燭距透鏡225px時,在光屏上得到一個放大的像,試求凸透鏡的焦距的取值范圍.


分析:根據凸透鏡成像規律,首先要求學生由所給成像的性質找到對應的物距與焦距的關系,成放大實像時,,成縮小實像時,,再將已知條件代入上述關系式可得:



解得不等式組,得到


答案:


二、利用比例法來解物理問題


比例法就是用比例式來解物理題的方法,在解題中,依據物理定律、公式或某些量相等,成多少比例等,用比例式建立起未知量和已知量之間的關系,再利用比例性質來計算未知量的方法。比例法解題在許多情況下是很簡單的,只要比量的單位相同就可求解,不必統一為國際單位。


例如:2006年3月1日,我國開始實施彩能效新標准,規定待機功率高於9W的彩電不能進入市場銷售。小明想了解家中彩電是否符合新能效標准,他將100W的燈泡單獨接入電路中,觀察電能表1min轉了5轉;再讓這能彩電單獨接入電路中並處於待機狀態,電能表5min轉了2轉,由此判斷該彩電的待機功率為_____W。


分析:這個是個典型電學計算題,如果按常規應這樣計算:


W1=Pt=100W×1×60s=3.0×104J=


設電能表的轉速是N rev/kw·h 可列出算式:



這樣我們可以用數學知識解得:N=3000rev/


那麼彩電待機時5min消耗的電能是:


P2==/=0.008kw=8W


由此可以判斷出這台彩電符合國家新標准。


但我們如果仔細的分析研究這個題目會發現如果用比例的方法則可以簡化計算。


解法如下:我們可以設彩電的待機功率為



一步就可以解出=8W,可以看出利用比例法大的簡化的過程。不過對此進行處理時對學生的數學基礎要求非常高。


而其它的如:某電熱器通過的電流為0.5A時,在時間t內放出的熱量為Q,如果通過它的電流增大為1.5A,則在相同時間內放出的熱量是___________。


分析:這個物理題目考察的是焦耳定律,那麼要本題中,設電流為0.5A時,所有的物理量帶下標1,而當電流為1.5A時帶下標為2,則




因為在本題中電熱器相同,也就是說=,而加熱相同時間也說明t1=t2,那麼上述兩式一比就要得出Q2=9Q1。


當然比還在密度,速度等物理題目中出現,有興趣的同學可以自己發現。


三、三角函數的應用


三角函數在初中物理學中用得不多,高中用得就比較普遍了。其解答流程大致是:審讀題意→設角建立三角式→進行三角變換→解決實際問題。



例如:如圖示,當以方向始終水平的力F緩慢地使豎直杠桿移到水平位置,在此過程中力F的大小情況是?


A.在行駛過程中,兩車的動能始終相等


B.在行駛過程中,A、B兩車都受到平衡力的作用


C.若它們在同一平直公路上向東行駛,以B車為參照物,則A車向西行駛;


D.若兩車行駛過程中受到的阻力相等,則A、B兩車的功率之比為4:9



本題目答案:B


而實際上,在物理學中密度,運動的快慢,光學中還大量涉及到數形結合.


五、逆向思維能力在物理學中有不可磨滅的作用


逆向思維是一種反向考慮問題的方法,應用時有邏輯反向、順序反向、路徑反向等各種具體應用方法,應用逆思法,我們可以從事物發展的結果來探究事物發展的原因,可以將事物發展的過程顛倒過來考慮問題,可以逆著事物發展的時間順序去考慮問題。應用逆向思維我們可以突破常規的思維方式,巧妙分析問題並簡潔地解決問題,取得意想不到的效果。如:滿足二力平衡條件的物體一定也處於平衡狀態,反過來,處於平衡狀態的物體也一定滿足於二力平衡的條件。再如:電能生磁,磁也能生電,還有光路可逆等都應用到這種思維模式。


物理學是一種高層次、高品位的文化,是現代文明的一個重要組成部分。我們要學好,學會還要形成分析問題解決問題的科學思想方法,靈活的技巧,獨立創新的意識,提高效率的物理竅門等。通過物理思想方法的訓練,能夠使人們通過各種方式體察前人的科學精神與實事求是的作風。而這一切都離不開數學這塊的奠基石,也許這就是我們到八年級才學物理的原因吧。

最後,預祝同學你早日學業有成!

『叄』 物理跟數學有什麼關系

數學是物理研究的工具和手段。物理學的一些研究方法有很強的數學思想,所以學習物理的過程也能提高數學認知。
數學對物理學的發展起著重要作用,物理學也對數學的發展起著重要的作用:
1、正如莫爾斯所說:「數學是數學,物理是物理,但物理可以通過數學的抽象而受益,而數學則可通過物理的見識而受益。」
2、數學家拉克斯說:「數學和物理的關系尤其牢固,其原因在於數學的課題畢竟是一些問題,而許多數學問題是物理中產生出來的,並且不止於此,許多數學理論正是為處理深刻的物理問題而發展出來的。」