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數(shù)學(xué)思想在高中物理中的應(yīng)用
眾所周知,物理學(xué)的發(fā)展離不開數(shù)學(xué),數(shù)學(xué)是物理學(xué)發(fā)展的根基,并且很多物理問題的解決是數(shù)學(xué)方法和物理思想巧妙結(jié)合的產(chǎn)物。打好數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要從高中做起 ,培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思想,創(chuàng)新能力,更好的與大學(xué)課程接軌,更早的把高中生帶到物理殿堂。
下面以一題為例說明一下數(shù)學(xué)思想在物理中的應(yīng)用:
【例一】如圖所示,一根一段封閉的玻璃管,長L=96厘米內(nèi)有一段h1=20厘米的水銀柱,當(dāng)溫度為27攝氏度,開口端豎直向上時,被封閉氣柱h2=60厘米,溫度至少多少度,水銀才能從管中全部溢出?
解:首先使溫度升高為T0以至水銀柱上升16厘米,水銀與管口平齊,此過程是線性變化。溫度繼續(xù)升高,水銀溢出,此過程不再是線性關(guān)系。設(shè)溫度為T時,剩余水銀柱長h,對任意位置的平衡態(tài)列方程:
(76+ h1)×60/300=(76+h) ×(96-h)/ T 整理得:
T=(-h2+20h+7296)/19.2
h的變化范圍0——20,可以看出溫度T是h的二次函數(shù),此問題轉(zhuǎn)化為在定義域內(nèi)求T的取值范圍,若Tminmax,只有當(dāng)溫度T大于等于Tmax 才能使水銀柱全部溢出,經(jīng)計算所求值Tmax =385.2 。
只有通過二次函數(shù)極值法,才能從根上把本體解決。加強數(shù)學(xué)思想的滲透是新教材新的一個體現(xiàn),比如:“探索彈簧振子周期與那些因素有關(guān)”,“探索彈簧彈力與伸長的關(guān)系”。在實際教學(xué)過程中應(yīng)該引起高度重視并加以擴展。
大學(xué)物理課程與高中物理課程跨度較大,難點在于運用數(shù)學(xué)手段探索性研究物理問題的方法,另外微積分思想比較難以理解,為了與大學(xué)物理課程更好的接軌,在高中階段對學(xué)生進行微積分思想的滲透也是非常必要的。因此在高中物理教學(xué)過程中應(yīng)抓住有利時機滲透微元思想,為
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