主题:高中数学在物理学科中的运用
数学是解决物理问题的重要工具,借助数学方法可使一些复杂的物理问题显示出明显的规律性,能达到打通关卡、长驱直入地解决问题的目的.所谓数学方法,就是要把客观事物的状态、关系和过程用数学语言表达出来,并进行推导、演算和分析,以形成对问题的判断、解释和预测.可以说,任何物理问题的分析、处理过程,都是数学方法的运用过程.本专题中所指的数学方法,都是一些特殊、典型的方法,常用的有极值法、几何法、图象法、数学归纳推理法、微元法、等差(比)数列求和法等.
一、极值法数学中求极值的方法很多,物理极值问题中常用的极值法有:三角函数极值法、二次函数极值法、一元二次方程的判别式法等. 1.利用三角函数求极值 y=acos θ+bsin θ =a²+b²(aa²+b²cos θ+a²b+b²sin θ) 令sin φ=aa²+b²,cos φ=ba²+b² 则有:y=a²+b²(sin φcos θ+cos φsin θ) =a²+b²sin (φ+θ) 所以当φ+θ=π²时,y有最大值,且ymax=a²+b². 2.利用二次函数求极值二次函数:y=ax²+bx+c=a(x²+abx+4a²b²)+c-4ab²=a(x+ab²)²+4ac-4ab² (其中a、b、c为实常数),当x=-b²a 时,有极值ym=4ac-4ab² (若二次项系数a>0,y有极小值;若a
二、几何法利用几何方法求解物理问题时,常用到的有“对称点的性质”、“两点间直线距离最短”、“直角三角形中斜边大于直角边”以及“全等、相似三角形的特性”等相关知识,如:带电粒子在有界磁场中的运动类问题,物体的变力分析时经常要用到相似三角形法、作图法等.与圆有关的几何知识在力学部分和电学部分的解题中均有应用,尤其在带电粒子在匀强磁场中做圆周运动类问题中应用最多,此类问题的难点往往在圆心与半径的确定上,确定方法有几种.依切线的性质确定.从已给的圆弧上找两条不平行的切线和对应的切点,过切点作切线的垂线,两条垂线的交点为圆心,圆心与切点的连线为半径.