微積分在高中物理領(lǐng)域的運用

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

微積分在高中的學(xué)習(xí)越來越加強,主要原因一方面是微積分和微元法有助于理解高中的很多物理,數(shù)學(xué)知識,另一方面是微積分作為大學(xué)理工科的基礎(chǔ)課,微積分的重要性不言而喻,而且很多同學(xué)在大學(xué)表現(xiàn)出了對這部分知識的強烈的不適應(yīng)。因此高中階段接觸簡單的微積分對高中和大學(xué)的學(xué)習(xí)都很有幫助。

首先,導(dǎo)數(shù)和積分的最直觀的表現(xiàn):位置,速度,加速度三個物理量之間的關(guān)系。

以時間為自變量,則速度是位置和時間關(guān)系函數(shù)的導(dǎo)函數(shù),也就是表示任意一點位置和時間關(guān)系圖像的切線斜率的函數(shù),加速度是速度時間函數(shù)關(guān)系的導(dǎo)函數(shù)。

同理,我們知道加速度時間圖像中面積表示的是速度的變化量,也就是對加速度和時間的函數(shù)求積分可以得到速度時間關(guān)系;類似的速度時間圖像中的面積表示位移,也就是對速度時間函數(shù)求積分得到位置時間關(guān)系。

用這個方法可以推導(dǎo)關(guān)于直線運動中的加速運動的各種公式,在此就不再贅述。

其次,導(dǎo)數(shù)等于零時,則函數(shù)則有極值。這個在物理中應(yīng)用明顯。物理題目中經(jīng)常出現(xiàn)有關(guān)于極值情況的描述,比如,“平衡”,“距離最大”或者“距離最小”,“能量最大”,“能量最小”,“速度最大”,“速度最小”等等情況。這些都表示可以用某個函數(shù)的導(dǎo)數(shù)為零的方法來求。

例如我們最常見到的平衡問題,其實都是能量和位置的函數(shù)關(guān)系中的導(dǎo)數(shù)為零。能量和位置關(guān)系的導(dǎo)數(shù)的相反數(shù),就是這個能量對應(yīng)的力的大小。

再次,用積分方法,可以求體積,面積,重心等等問題,這些問題在高考中涉及較少,但是通過這些問題的計算可以幫助同學(xué)們對于微積分,微元法,對于重心等物理概念有更深入的了解。例如某年考試的壓軸題中就考察了均勻質(zhì)量球殼的重心問題。用類似的方法,可以求球體的表面積,球體體積等等。

除此之外,在高中所學(xué)知識中,可以用微積分幫助理解的內(nèi)容還有很多。通過這些內(nèi)容的學(xué)習(xí),既可以加強學(xué)生對物理概念的認識,也可以加深學(xué)生對微積分的領(lǐng)會。畢竟微積分當時發(fā)明的目的就是為了解決物理問題。


本文來自:逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/1085440.html

相關(guān)閱讀:解讀波的特征