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数形结合思想在高中物理解题中的运用

2021-07-11方芳

新课程·上旬 2021年12期
关键词:解题策略数形结合高中物理

方芳

摘 要:在高中物理解题过程中运用数形结合思想方法,能把物理方程式与几何图形整合在一起,进而简化物理解题步骤和解题思路,让学生有针对性地解答问题,构建完整的物理数量关系,实现抽象问题简单化、具体化,提升学生的物理解题效率和正确率。

关键词:高中物理;解题策略;数形结合

数形结合思想方法能把复杂、抽象的物理问题具体化、形象化,在高中物理解题过程中运用数形结合的思想方法,能探究物理图像和物理规律之间存在的对应关系,实现用“数”变“形”,或者是用“形”变“数”,让形象思维与抽象思维相融合,帮助学生探究物理题目中的隐含条件。

一、用形来表示数

在高中物理解题过程中,教师要引导学生用形来表示数,以此来引入数形结合思想方法。在讲解物理问题时,教师要把“形”作为解答物理问题的切入点,引导学生深入、全面去观察图形,通过具体的物理现象,把抽象、复杂的物理问题用更为形象、直观的图形展现出来,这样学生才能更迅速地解答物理问题,从中探究物理解题规律。同时,用形来表示数,能让学生掌握已知量和未知量之间的联系,运用草图来分析物理问题,从而得出相应的物理方程式与物理公式。

例如,有一道物理习题为:有一个高中学校正在开运动会,在百米跑运动项目中,需要运用计时器,开始计时的时候为发令枪声响的时候,停止时间为学生跑到终点的时间,其中计时表中的时数是12.4s,请问计时员运用的方法是否正确?发令员处于跑道的起点,而计时员处于跑道的终点,并且跑道属于一条直线,其中声速为340 m.s-1,求这个学生的实际成绩。这道物理习题和学生的实际生活有着较大的联系,但是对于百米跑中的声音传播时间、情境学生无法理解,这时候教师要借助数形结合思想来做出草图,如图1所示,A端到B端为百米跑道,其中A端为发令员与学生,B端为计时员,假如枪声响起和学生起跑属于一个时刻,那么枪声在终点B的时候,学生在C,时间大概是0.3 s(t声=sAB/v声),学生在CB段一共花费的时间属于实际时间,由此,计时员的计时是不正确的,最终得出学生的百米成绩为t=t声+t0=12.7s。

二、用数来解答形

数形结合思想在高中物理解题中的运用,需要引导学生学会用数来解答形,把数学作为解答物理问题的切入点,展现对应的数量关系,实现数形间的转化,更为形象、精准地探究图形,达到用数解形的目的。当前很多高中物理习题都会出示运动示意图,以此来展示运动状态,学生如果只是借助物体的运动规律、运动过程示意图很难求得结构,需要深入探究和分析,开展图形的转化,借助物理规律把图形物理问题转化成数学问题,明确已知量和待求量之间的关系。同时,教师要鼓励学生探究图形规律,从中发现重要的解题信息,构建解题知识体系。

例如,在一个倾斜模板中存在一个物体,上滑中的初速度为v0,由于模板倾角θ出现了变化,那么物体出发点到达速度是0的点距离也会发生改变,通过物理实验得到了距离到达倾角的图形,如图2所示,求最低点P对应的坐标。针对这个物理问题,教师需要让学生通过图象来寻找有用信息,结合物理规律、数学规律来解答问题,图象中的模板倾角是0,对应物体滑行距离为20m,如果θ=90°,那么物体呈现竖直上抛运动状态,最大高度是15m,最后结合运动学公式、牛顿运动定律来获得P的坐标为(53°,12 m)。

三、在实验物理试题中运用数形结合思想

高中物理是一门实验性非常强的学科,教师要善于在实验物理试题中运用数形结合思想,学生可以借助图像来处理数据,以此来分析实验数据,提升学生的探究能力、绘图能力,把图象和实验内容结合起来。同时,教师要围绕物理实验內容,把图象和实验内容融合起来,提升学生的数形结合水平,实现物理实践与理论知识的融合。如图3所示,电路图测量电源内阻与电动势过程中,把数据设定为图4所示的1/I-R图形,最终得出了该电源中的内阻、电动势。

总而言之,在高中物理解题中,教师要善于借助数形结合思想来引导学生理清解题思路、简化解题的过程,实现复杂的物理问题简单化,让学生掌握更多的物理解题技巧、方法 ,提高物理解题效率和正确率,进而取得优异的物理成绩。

参考文献:

赵沧海.几种常用解题技巧在高三物理学习中的应用探讨[J].教育革新,2020(1):34.

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