依数学方法解物理问题

(整期优先)网络出版时间:2011-12-22
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依数学方法解物理问题

成守明

陕西省宁强县代家坝中学成守明

数学是解决物理问题的工具,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,物理学的研究和学习过程都离不开数学,而数学知识在物理学中也发挥了极大作用。

现将初中物理中遇到的两种数学问题列举如下,供参考。

1.光学中利用不等式求凸透镜焦距的取值范围

根据一定条件求凸透镜焦距的取值范围,对于初中学生来说的确有困难,运用不等式知识来解这类问题,就会使问题化难为易。

例1某同学将一支点燃的蜡烛放在距凸透镜15cm处时,在光屏上得到一个缩小的像,当蜡烛距透镜9cm时,在光屏上得到一个放大的像,试求凸透镜焦距的取值范围。

2.力学中利用三角函数来解物理问题

三角函数在初中物理学中用得不多,而在高中物理学中用得比较普遍。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2如下图所示,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的大小情况如何变化。

解析在本题中我们首先作出力臂,然后由杠杆平衡条件列方程式。我们任意取一中间过程设杠杆和竖直虚线成角,杠杆长为L,杠杆自身重力为G。

由于是缓慢移动杠杆,则认为整个过程处于平衡状态。由数学知识可以列出方程式:

这样由三角函数知识我们可以分析出力F的变化情况是逐渐增大。