Математичний інструментарій на уроках фізики

Математичний інструментарій на уроках фізики

Шкільні предмети фізика і математика тісно пов’язані між собою. Зв'язки між ними різноманітні й постійні. Математика, як наука, сформувалася першою, але в міру розвитку фізики математичні методи знаходили все більше застосування в її дослідженнях. Взаємозв'язок математики й фізики визначається  загальними питаннями, які вивчаються ними, у взаємодії методів, що ними використовуються. Математичний апарат необхідний нам для опису фізичних процесів і явищ, запису законів і наслідків з них, у доведенні деяких положень фізики, при розв’язуванні задач, обчисленні даних, отриманих при лабораторних роботах. 

Сучасне викладання вимагає органічного поєднання експериментального й теоретичного методів вивчення фізики, виявлення суті фізичних законів на основі доступних учням понять шкільної математики. Такий підхід забезпечує підвищення рівня математичних знань, формує логічне мислення, усвідомлення єдності матеріального світу. Учні відчувають задоволення, помічаючи, що абстрактні математичні формули й рівняння отримують реальне втілення у фізичних процесах.

Взаємозв'язок математики і фізики полягає в тому, що фізика створює проблеми й потребує необхідні для їх вирішення математичні ідеї й методи, математичний інструментарій з його ідеями і розрахунковим апаратом використовується для аналізу фізичних явищ, що сприяє розвитку фізичної картини світу і створення нових фізичних проблем.

Розвиток фізичної теорії спирається на наявний певний математичний апарат, але останній вдосконалюється й розвивається в міру його використання у фізиці.

Якщо вчитель додасть більше прикладної направленості у викладання предмета,  ефективніше реалізується один з основних дидактичних принципів - зв'язок науки з життям. Використовуючи міжпредметні зв’язки, педагог показує учням, що математика і фізика існують не окремо одна від одної, а тісно пов’язані між собою.

При вивченні базового курсу  фізики учні повинні виконувати арифметичні дії над цілими й дробовими числами, мати уявлення про пропорції, пряму і обернену пропорційність величин, виконувати наближені обчислення, уміти записувати формули за допомогою буквених виразів. Опираючись на знання учнів функцій типу , , ми використовуємо їх уміння перетворювати формули, виражати невідому величину. Знання залежності та та їх графіків дозволяє учням при вивченні теми «Механічний рух» малювати графіки швидкості, пройденого шляху та переміщення, за заданими графіками руху визначати зміни фізичних величин  ( наприклад, за графіком переміщення визначати, яку відстань пройшло тіло за даний час, скільки часу тривала зупинка (мал.1) та інше).

                                               Мал.1

З побудовою графіків учні знайомляться на уроках математики. Але практичних умінь та навичок для побудови та аналізу графіків в учнів 7 класу недостатньо. Це можна пояснити невмінням будувати графіки на основі експерименту. Тому при вивченні теми «Механічний рух» потрібно пояснити учням техніку побудови графіків за даними досліду.

Математична підготовка дозволяє учням свідомо використовувати формули з перших уроків навчання й формувати навички дій з одиницями вимірювання фізичних величин. При вирішенні перших фізичних рівнянь потрібно аналізувати характер   функціональної залежності та з’ясовувати, до якого виду функцій, вивчених на уроках математики, вони відносяться. Необхідно також звернути увагу учнів на те, що коефіцієнти пропорційності у формулах ,   мають фізичний зміст і розмірність  (