‘壹’ 如何看待“物理的本质是数学”和“数学是物理的工具”这两种说法
物理和数学他是完全独立的,两个学科两者是有交叉的,但是物理就是物理,数学就是数学,两者不能混为一谈。物理的本质就是物理,数学的本质就是思维逻辑关系,它并没有什么物理的本质是数学数学乃至是物理的工具的这种说法,数学是所有基础学科中最重要的一个,它是完全独立的。
物理和数学都是非常庞大的学科,我们在中学阶段乃至大学阶段学的时候还是通识教育,没有特别细致的去区分,但是等你到了研究生阶段乃至到了博士阶段研究的方向就会细分,数学里面也是有很多小的专业的,有侧重于应用的,有侧重于理论的,然后应用也有侧重于地质的,侧重于物理的侧重于天文的有很多很多方向。
‘贰’ 物理学中是怎样运用数学工具的
数学是物理学的语言和工具,概括物理现象、形成物理概念、整理实验数据、进行逻辑分析、建立物理定律、利用数学图像展示物理规律等等物理学的研究和学习过程都离不开数学,而数学知识在初中物理中也展现了非凡的作用。以下就是数学工具在物理学中运用的具体表现:
一、利用不等式(组)求凸透镜的焦距取值范围
根据一定条件求凸透镜的焦距的取值范围,对于初中学生来说的确有困难,运用不等式(组)的知识来解这类问题,就会使问题化难为易了。
例如:某同学将一支点燃的蜡烛放在距凸透镜375px处时,在光屏上得到一个缩小的像,当蜡烛距透镜225px时,在光屏上得到一个放大的像,试求凸透镜的焦距的取值范围.
分析:根据凸透镜成像规律,首先要求学生由所给成像的性质找到对应的物距与焦距的关系,成放大实像时,,成缩小实像时,,再将已知条件代入上述关系式可得:
解得不等式组,得到
答案:
二、利用比例法来解物理问题
比例法就是用比例式来解物理题的方法,在解题中,依据物理定律、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间的关系,再利用比例性质来计算未知量的方法。比例法解题在许多情况下是很简单的,只要比量的单位相同就可求解,不必统一为国际单位。
例如:2006年3月1日,我国开始实施彩能效新标准,规定待机功率高于9W的彩电不能进入市场销售。小明想了解家中彩电是否符合新能效标准,他将100W的灯泡单独接入电路中,观察电能表1min转了5转;再让这能彩电单独接入电路中并处于待机状态,电能表5min转了2转,由此判断该彩电的待机功率为_____W。
分析:这个是个典型电学计算题,如果按常规应这样计算:
W1=Pt=100W×1×60s=3.0×104J=
设电能表的转速是N rev/kw·h 可列出算式:
这样我们可以用数学知识解得:N=3000rev/
那么彩电待机时5min消耗的电能是:
P2==/=0.008kw=8W
由此可以判断出这台彩电符合国家新标准。
但我们如果仔细的分析研究这个题目会发现如果用比例的方法则可以简化计算。
解法如下:我们可以设彩电的待机功率为
一步就可以解出=8W,可以看出利用比例法大的简化的过程。不过对此进行处理时对学生的数学基础要求非常高。
而其它的如:某电热器通过的电流为0.5A时,在时间t内放出的热量为Q,如果通过它的电流增大为1.5A,则在相同时间内放出的热量是___________。
分析:这个物理题目考察的是焦耳定律,那么要本题中,设电流为0.5A时,所有的物理量带下标1,而当电流为1.5A时带下标为2,则
因为在本题中电热器相同,也就是说=,而加热相同时间也说明t1=t2,那么上述两式一比就要得出Q2=9Q1。
当然比还在密度,速度等物理题目中出现,有兴趣的同学可以自己发现。
三、三角函数的应用
三角函数在初中物理学中用得不多,高中用得就比较普遍了。其解答流程大致是:审读题意→设角建立三角式→进行三角变换→解决实际问题。
例如:如图示,当以方向始终水平的力F缓慢地使竖直杠杆移到水平位置,在此过程中力F的大小情况是?
A.在行驶过程中,两车的动能始终相等
B.在行驶过程中,A、B两车都受到平衡力的作用
C.若它们在同一平直公路上向东行驶,以B车为参照物,则A车向西行驶;
D.若两车行驶过程中受到的阻力相等,则A、B两车的功率之比为4:9
本题目答案:B
而实际上,在物理学中密度,运动的快慢,光学中还大量涉及到数形结合.
五、逆向思维能力在物理学中有不可磨灭的作用
逆向思维是一种反向考虑问题的方法,应用时有逻辑反向、顺序反向、路径反向等各种具体应用方法,应用逆思法,我们可以从事物发展的结果来探究事物发展的原因,可以将事物发展的过程颠倒过来考虑问题,可以逆着事物发展的时间顺序去考虑问题。应用逆向思维我们可以突破常规的思维方式,巧妙分析问题并简洁地解决问题,取得意想不到的效果。如:满足二力平衡条件的物体一定也处于平衡状态,反过来,处于平衡状态的物体也一定满足于二力平衡的条件。再如:电能生磁,磁也能生电,还有光路可逆等都应用到这种思维模式。
物理学是一种高层次、高品位的文化,是现代文明的一个重要组成部分。我们要学好,学会还要形成分析问题解决问题的科学思想方法,灵活的技巧,独立创新的意识,提高效率的物理窍门等。通过物理思想方法的训练,能够使人们通过各种方式体察前人的科学精神与实事求是的作风。而这一切都离不开数学这块的奠基石,也许这就是我们到八年级才学物理的原因吧。
最后,预祝同学你早日学业有成!
‘叁’ 物理跟数学有什么关系
数学是物理研究的工具和手段。物理学的一些研究方法有很强的数学思想,所以学习物理的过程也能提高数学认知。
数学对物理学的发展起着重要作用,物理学也对数学的发展起着重要的作用:
1、正如莫尔斯所说:“数学是数学,物理是物理,但物理可以通过数学的抽象而受益,而数学则可通过物理的见识而受益。”
2、数学家拉克斯说:“数学和物理的关系尤其牢固,其原因在于数学的课题毕竟是一些问题,而许多数学问题是物理中产生出来的,并且不止于此,许多数学理论正是为处理深刻的物理问题而发展出来的。”