物理解题中的数学方法
高中物理68个解题技巧
高中物理68个解题技巧1.熟悉公式：掌握物理公式是解题的基础，要多复习公式，熟记公式。
2. 看清题目要求：在做题之前，先仔细阅读题目要求，明确题目所要求的目标。
3. 理清思路：在解题之前，要先理清思路，分析题目，确定解题的方向。
4. 关注单位：在计算过程中，要特别注意单位，确保单位的一致性。
5. 划重点：在解题过程中，要注意把重点内容划出来，以便更好地理解和记忆。
6. 善于分析图片：物理题目中常常涉及到图片，要善于分析图片，理清物理关系。
7. 运用数学技巧：物理题目中常涉及到数学计算，要善于运用数学技巧，简化计算。
8. 熟练运用计算器：在计算过程中，要熟练使用计算器，提高精度和效率。
9. 多问问题：在解题中，要多问问题，理解问题的本质和关键点。
10. 重视实验数据：物理实验是物理学的基础，要重视实验数据的分析和应用。
11. 掌握矢量运算：矢量运算是物理学的基础，要掌握矢量运算的方法和规律。
12. 熟悉机械运动：机械运动是物理学的重要内容，要熟悉机械运动的规律和公式。
13. 理解电路原理：电路是物理学的重要内容，要理解电路原理和电路的分析方法。
14. 熟悉光学知识：光学是物理学的重要内容，要熟悉光学知识和光学原理。
15. 掌握热学知识：热学是物理学的重要内容，要掌握热学知识和热学公式。
16. 理解原子结构：原子结构是物理学的基础，要理解原子结构和原子核的组成。
17. 熟悉波动现象：波动是物理学的重要内容，要熟悉波动的规律和公式。
18. 理解相对论：相对论是物理学的重要分支，要理解相对论的基本原理和应用。
19. 熟悉量子力学：量子力学是物理学的重要分支，要熟悉量子力学的基本原理和应用。
20. 熟练使用手册：在解题过程中，要熟练使用手册，查找问题的解决方法和答案。
21. 注意单位换算：在解题过程中，要注意单位换算，将不同单位之间的数值进行转换。
22. 熟练使用公式表：在解题过程中，要熟练使用公式表，查找需要的公式和定理。
物理中求极值的常用方法
物理解题中求极值的常用方法运用数学工具处理物理问题的能力是高考重点考查的五种能力之一,其中极值的计算在教学中频繁出现;因为极值问题范围广、习题多,会考、高考又经常考查,应该得到足够重视;另外很多学生数、理结合能力差,这里正是加强数理结合的“切人点”;学生求极值,方法较少,教师应该在高考专题复习中提供多种求极值的方法;求解物理极值问题可以从物理过程的分析着手,也可以从数学方法角度思考,下面重点对数学方法求解物理极值问题作些说明;1、利用顶点坐标法求极值对于典型的一元二次函数y=ax 2+bx+c,若a>0,则当x=-a b2时,y 有极小值,为y min =a b ac 442-；若a<0,则当x=-ab2时,y 有极大值,为y max =a b ac 442-；2、利用一元二次函数判别式求极值 对于二次函数y=ax 2+bx+c,用判别式法 利用Δ＝b 2-4ac ≥0;式中含y 若y ≥A,则y min ＝A; 若y ≤A,则y max ＝A;3、利用配方法求极值对于二次函数y=ax 2+bx+c,函数解析式经配方可变为y=x-A 2+常数：1当x ＝A 时,常数为极小值；或者函数解析式经配方可变为y = － x －A 2+常数;2当x ＝A 时,常数为极大值;4、利用均值定理法求极值均值定理可表述为≥+2ba ab ,式中a 、b 可以是单个变量,也可以是多项式; 当a ＝b 时, a+b min ＝2ab ;当a ＝b 时, a+b max ＝2)(2b a +;5、利用三角函数求极值如果所求物理量表达式中含有三角函数,可利用三角函数的极值求解;若所求物理量表达式可化为“y=Asin ααcos ”的形式,则y=21Asin2α,在α=45o 时,y 有极值2A ; 对于复杂的三角函数,例如y=asin θ+bcos θ,要求极值时先需要把不同名的三角函数sin θ和cos θ,变成同名的三角函数,比如sin θ+ф ;这个工作叫做“化一”;首先应作辅助角如所示;考虑asin θ+bcos θ＝θθcos sin 2222ba b ba a +++＝22b a + cos фsin θ+sin фcos θ＝22b a +sin θ+ф 其最大值为22b a +; 6、用图象法求极值通过分析物理过程遵循的物理规律,找到变量之间的函数关系,作出其图象,由图象可求得极值;7、用分析法求极值分析物理过程,根据物理规律确定临界条件求解极值;下面针对上述7种方法φ ab图1做举例说明;例1：如图2所示的电路中;电源的电动势ε＝12伏,内阻r ＝欧,外电阻R 1＝2欧,R 2＝3欧,滑动变阻器R 3＝5欧;求滑动变阻器的滑动头P 滑到什么位置,电路中的伏特计的示数有最大值最大值是多少分析：设aP 间电阻为x,外电路总电阻为R.则：先求出外电阻的最大值R max 再求出伏特计示数的最大值U max ;本题的关键是求R max ,下面用四种方R max ;方法一 用顶点坐标法求解抛物线方程可表示为y ＝ax 2+bx+c;考虑R ＝10)8)(2(x x -+=101662++-x x ,设y ＝-x 2+6x+16,当x ＝ab2-＝ —)1(26-＝3时,R max 3＝101636)3(2+⨯+- ＝Ω;方法二 用配方法求解考虑R ＝10)8)(2(x x -+ ＝101662++-x x =1025)3(2+--x ;即x ＝3Ω时,R max ＝5.21025=Ω; 方法三 用判别式法求解考虑R ＝101662++-x x ,则有-x 2+6x+16-10R ＝0,Δ＝b2-4ac＝36-4-116-10R＞0,即：100-40R≥0,R≤Ω,即Rmax＝Ω;方法四用均值定理法求解考虑R＝10)8)(2(xx-+,设a＝2+x；b＝8-x; 当a＝b时,即2+x＝8-x,即x＝3Ω时,Rmax 3＝10)38)(32(-+＝Ω;也可以用上面公式a+bmax ＝2)]8)(2[(2xx-+＝25,Rmax ＝10)(maxba+＝1025＝Ω;以上用四种方法求出Rmax＝Ω,下边求伏特计的最大读数;I min ＝rR+m axε＝5.05.212+＝4A;Umax＝ε- Iminr＝⨯＝10V;即变阻器的滑动头P滑到R3的中点Ω处,伏特计有最大值,最大值为10伏;例2：如图3所示;光滑轨道竖直放置,半圆部分的半径为R,在水平轨道上停着一个质量为M＝的木块,一颗质量为m＝的子弹,以V=400m/s的水平速度射入木块中,然后一起运动到轨道最高点水平抛出,试分析：当圆半径R多大时,平抛的水平位移是最大且最大值为多少解析子弹与木块发生碰撞的过程,动量守恒,设共同速度为V1,则：mV0＝m+MV1,所以：V1=VMmm+＝smsm/4/40099.001.001.0=⨯+图3设在轨道最高点平抛时物块的速度为V 2,由于轨道光滑,故机械能守恒：所以：V 2=)/(])(4)[(21M m gR m M V M m ++-+=R R Rg V 401610444221-=⨯-=-则平抛后的位移可以表示为：s =V 2t =V 2104)4016(4RR g R ⨯-=⨯＝4R R 4.02+-;因为a=-1<0,所以水平位移S 应该存在最大值;当R=)1(24.02-⨯-=-a b =时, S max ＝例3：在一平直较窄的公路上,一辆汽车正以22m/s 的速度匀速行驶,正前方有一辆自行车以4m/s 的速度同向匀速行驶,汽车刹车的最大加速度为6m ／s 2,试分析两车不相撞的条件;解析要使二者不相撞,则二者在任一时间内的位移关系应满足 V 0t-S Vt at +<221式中S 为汽车刹车时与自行车间距 代入数据整理得：3t 2-18t+S>0, 显然,当满足∆＝b 2-4ac ≥0,即∆＝182-4⨯3S ≥0得：S ≤27m,S min =27m;当汽车刹车时与自行车间距为27米时是汽车不与自行车相撞的条件;例4：如图4所示;一辆四分之一圆弧小车停在不光滑水平地面上,质量为m 的小球从静止开始由车顶无摩擦滑下,且小车始终保持静止状态,试分析：当小球运动到什么位置时,地面对小车的摩擦力最大最大值是多少解析：设圆弧半径为R,当小球运动到重力mg 与半径夹角为θ时,速度为V,根据机械能守恒定律和牛顿第二定律有：解得小球对小车的压力为：N=3mgcos θ,其水平分量为：N x =3mgsin θcos θ=θ2sin 23mg根据平衡条件,地面对小车的静摩擦力水平向右,大小为：f= N x =θ2sin 23mg可以看出：当sin2θ=1,即θ=45o 时,地面对小车的静摩擦力最大,其值为：f max =mg 23;例5：如图5所示;质量为m 的物体由力F 牵引而在地面上匀速直线运动;物体与地面间的滑动摩擦系数为μ,求力F 最小时的牵引角θ;F 的方向是随θ变化的;解析：因物体匀速直线运动,所以有： Fcos θ-f ＝①f ＝μN ＝μmg-Fsin θ ②②代人①得：Fcos θ-μmg+μFsin θ＝0 即：F ＝θμθμsin cos +mg;分母为两项不同名的三角函数,需要转化成同名的三角函数,也就是需要“化一”;由前面的“化一”结论得：a sin θ+b cos θ＝22b a +sin θ+ф考虑本题分母：μsin θ+cos θ与a sin θ+b cos θ用比较法,得：a ＝μ；b ＝1; 于是tg ф＝μ1=a b ,则ф＝arc tg μ1;所以,μsin θ+cos θ＝12+μsin θ+arc 图4tgμ1; 要使F 最小,则分母μsin θ+cos θ需最大,因此,θ+arc tgμ1＝2π; 所以有：θ＝2π-arc tg μ1＝2π-arc ctg μ=arc tg μ;即：θ=arc tg μ时,F 最小;作为教师,运用“求导数”对本题验算非常简便;F ＝θμθμsin cos +mg ;考虑0=θd dF,则有μcos θ-sin θ＝0则θ＝arc tg μ,即当F 最小时,牵引角θ＝arc tg μ;例6：甲、乙两物体同时、同地、同向由静止出发,甲做匀加速直线运动,加速度为4米／秒2,4秒后改为匀速直线运动；乙做匀加速直线运动,加速度为2米／秒2,10秒后改为匀速直线运动,求乙追上甲之前它们之间的最大距离;分析：运用物理规律和图形相结合求极值．是常用的一种比较直观的方法;由题意可知,4秒后甲做匀速直线运动的速度为：V 甲=a 甲t 甲＝4⨯4＝16m ／s; 乙10秒后做匀速运动的速度为：V 乙＝a 乙t 乙＝2⨯10＝20m ／s;可画出v —t 如上图6所示;点相交,这表明在t ＝8秒时,两物体的速度相等,因此．在t ＝8秒时,两者间的距离最大;此时两图线所围观积之差,就是两者间的最大距离;即S max ＝21⨯4⨯16 + 4⨯16 — 21⨯8⨯16＝32m;用分析法求极值在物理计算中较常见;经过对物理状态或过程分析后求极值,不一定要用繁难的数学,关键是确定临界状态和过程的最值;例7：如图7所示;AB、CD是两条足够长的固定平行金属导轨,两条导轨间的距离为L,导轨平面与平面的夹角是θ,在整个导轨平面内部有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感应强度为B;在导轨的AC端连接一个阻值为R的电阻,一根垂直于导轨放置的金属棒ab,质量为m,从静止开始沿导轨下滑;已知ab与导轨间的滑动摩擦系数为μ,导轨和金属棒的电阻不计;求ab棒的最大速度;即分析物理过程；确定极值状态；运用物理规律求解;所示;在下滑过程中,ab受重力mg,支持力N＝mgcosθ,摩擦力f＝μmgcosθ,安培力F＝RVLB22;沿导轨平面有：mgsinθ-μmgcosθ-RVLB22=ma ①ab由静止加速下滑会导致：当a＝0时,ab速度到达最大,即：V＝Vmax所以①式变为mgsinθ—μmgcosθ—RVLBmax22=0 ②②解式得：Vmax＝22)cos(sinLBmgθμθ-;综上所述,求解极值习题常用的方法列举了七种、即均值定理法、顶点坐标法、配方法、判别式法、三角函数中“化一”法、图解法、分析法;针对有些习题所给的条件的“有界性”,运用求极值的方法时要特别注意,求出的极值不能“出界”,a图7B要注意定义域和值域的对应关系;例8：如图8所示;已知电流表内阻忽略不计;ε＝10V,r ＝1Ω,Ro ＝R ＝4Ω,其中R 为滑动变阻器的最大值;当滑动片P 从最左端滑到最右端的过程中,电流表的最小值是多少最大值是多少电流表的示数将怎样变化解：设滑动变阻器滑片P 左端的电阻为R 左,通过电流表的电流为I A ,通过R o 的电流为I o ,由并联电路可知A I I 0=0R R 左① 由欧姆定律得：I ＝rR +总ε即：I=144410+-++=+-+左左左左并）（R R R rR R R ε②I=I 0+I A = I A）（左10+R R ③ 把③代入②式整理得I A ＝205402++-左左R R ④用配方法对④式求极值;I A ＝205402++-左左R R =25.2625402+--）（左R 当R ＝Ω时,I A 有极小值I Amin ＝=5.2640A; 当求电流表的最大值时,就需考虑R 的取值范围是“有界”的;这时的极值要与“界”的定义域对应,不能“出界”;当R 左＝0时,即由④式得I A p 在a ＝2040＝2A; 当R 左＝R ＝4Ω时,由④式得I A P 在b ＝67.120454402=+⨯+-A; 由此可得,电流表先从2A 减小到,然后再增加到;所以电流表的最大值是2A,图8其变化是先减小后增大;综上所述,求极值的七种方法是解高中物理题的常用方法;在使用中,还要注意题目中的条件及“界”的范围;。
高考物理中数学方法
处理物理问题的数学方法一、极值法1、 利用二次函数求极值：y ＝ax 2＋bx ＋c ＝a (x 2＋b a x ＋b 24a 2)＋c －b 24a ＝a (x ＋b 2a )2＋4ac －b 24a(其中a 、b 、c 为实常数)，当x ＝－b2a 时，有极值y m ＝4ac －b 24a (若二次项系数a >0，y 有极小值；若a <0，y 有极大值)．2、 利用三角函数求极值：y ＝a cos θ＋b sin θ＝a 2＋b 2(a a 2＋b 2cos θ＋ba 2＋b 2sin θ) 令sin φ＝a a 2＋b 2，cos φ＝ba 2＋b 2则有：y ＝a 2＋b 2(sin φcos θ＋cos φsin θ)＝a 2＋b 2sin (φ＋θ)3、 利用均值不等式求极值：对于两个大于零的变量a 、b ，若其和a ＋b 为一定值p ，则当a ＝b 时，其积ab 取得极大值 p 24例题：[2013山东理综 22（15分）]如图所示，一质量m =0.4kg 的小物块，以v 0=2m/s 的初速度，在与斜面成某的角度的拉力F 作用下，沿斜面向上做匀加速运动，经t =2s 的时间物块由A 点运动到B 点，AB 两点间的距离L ＝10m.已知斜面倾角30=θ，物块与斜面之间的动摩擦因数33=μ，重力加速度g 取10m/s 2. （1）求物块加速度的大小及到达B 点时速度的大小。
（2）拉力F 与斜面夹角多大时，拉力F 最小？拉力F 的最小值是多少？ 答：（1）物块加速度的大小为3m/s 2，到达B 点的速度为8m/s ； （2）拉力F 与斜面的夹角30°时，拉力F 最小，最小值是N 53 13=F min解析：（1）物体做匀加速直线运动，根据运动学公式，有：221at L =①， v=at ②联立解得； a=3m/s 2，v=8m/s （2）对物体受力分析 根据牛顿第二定律，有：水平方向：Fcosα-mgsinα-F f =ma 竖直方向：Fsinα+F N -mgcosα=0 其中：F f =μF N 联立解得：α)+sin(60 3 32ma +μcosα)+mg(sin α= sin cos ma +μcosα)+mg(sin α=F ︒+αμα故当α=30°时，拉力F 有最小值，为N 53 13=F min ； 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常见的几何关系：1．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．2．依垂径定理(垂直于弦的直径平分该弦，且平分弦所对的弧)和相交弦定理(如果弦与直径垂直相交，那么弦的一半是它分直径所成的两条线段的比例中项)确定．如图1所示．图1由勾股定理得：R 2＝(R －CE )2＋EB 2解得：R ＝EB 22CE ＋CE2．例题：[2014山东理综 24（20分）]如图-2甲所示，间距为、垂直于纸面的两平行板间存在匀强磁场。
数学模型在物理解题中的运用
数学模型在物理解题中的运用陕西省宝鸡市陈仓区教育局教研室邢彦君数学不仅是解决物理问题的工具，数学方法更是物理学的研究方法之一。
在物理解题中，可以运用数学方法，将物理问题转化为数学问题，将“物理模型”转化成“数学模型”，然后运用数学的方法进行求解或论证，再将数学结论回归到物理问题中进行验证，完成物理问题的求解。
一、函数模型函数模型就是建立起所求量或所研究量与已知量或决定量之间的函数关系，然后运用函数的运算或性质进行运算或判断。
这是物理解题中最常用的数学模型，一般用来解决最值问题或变量问题比较方便。
例1一辆汽车在十字路口等候红绿灯，当绿灯亮时汽车以3m/s2的加速度开始行驶，恰在这时一辆自行车以6m/s的速度匀速驶来，从后边赶过汽车。
求汽车从路口开动后，在追上自行车之前经过多长时间两车相距最远？最远距离是多少？分析与求解：设汽车起动后经时间t还未追上自行车，则汽车的位移为：s1=at2，自行车的位移为：s2=vt，二者间距为Δs=s2-s1=vt-at2。
带入已知数据，建立Δs与ｔ的函数关系式：。
由此式可知：当ｔ＝2s时，Δs最大为6m。
即汽车从路口开动后，在追上自行车之前2s两车相距最远，最远距离是6m。
二、三角模型有关涉及位移、速度、加速度、力等矢量的问题，可运用矢量合成与分解的平行四边形定则建立由表示已知量与未知量的矢量构成的矢量三角形，运用三角形的知识进行求解与分析。
例2 如图１所示，用细绳悬AB吊一质量为ｍ的物体，现在AB中的某点O处再结一细绳用力F拉细绳，使细绳的AO部分偏离竖直方向的夹角为θ后保持不动，则F的最小值是多少？分析与求解：以Ｏ点为研究对象，则它在AO绳的拉力F AO，BO的拉力F BO=mg，拉力F三个力的作用下处于静止状态，因此，这三个力相互平衡。
这样，表示这三个力的矢量，首尾相接应该组成一个封闭三角形。
由于绳BO对O点的拉力F BO=mg恒定不变，绳AO 对O点的拉力方向不变。
例举数学方法在物理解题中的应用
例举数学方法在物理解题中的应用发布时间：2022-06-17T07:07:05.448Z 来源：《中小学教育》2022年6月4期作者：季红霞[导读]季红霞乌鲁木齐市第一中学初中部中图分类号：G652.2 文献标识码：A 文章编号：ISSN1001-2982 （2022）6-120-01爱因斯坦说过：“在物理学中，通向更深的基本知识的道路是同精密的数学方法联系着。
”数学是与物理联系最为紧密的学科之一，也是学好物理的最好工具，没有充足的数学知识是无法学好物理的，而且很多物理知识都是经过大量的数学演算得出的。
物理定律主要是物理学家通过反复实验，利用数学思想计算出实验结果而得出的规律，且一般物理定律或者公式都以数学的形式表达出来。
在初中物理教学中，教师要对学生的习题进行深入研究，乌鲁木齐市的模考卷，中考卷有很多压轴题有很大的思维深度，引导学生应用数学方法，进行有效的正迁移，更好的理解物理的知识，对提高物理成绩是大有帮助的便于学生理解。
学生在电学计算中，不好把握的一种题型就是大小关系，取值范围。
利用数学不等式方面的知识对其进行解答就会使问题简单许多。
下面就利用数学其中一个不等式对物理题中取值范围进行联系说明。
乌鲁木齐一模）如图所示，闭合开关S，变阻器的阻值调至R1时，电路的总功率为P1；变阻器的阻值调至R2时，电路的总功率为P2．若P1/P2=5/8，则R1/R2 可能是A．1.8 B．1.5 C．0.8 D．0.5首先清楚一个公式：联系题目列出方程组结合数学公式，对方程组变形，得出则选A（改编）如图所示，闭合开关S，变阻器的阻值调至R1时，电路的总功率为P1；变阻器的阻值调至R2时，电路的总功率为P2．若P1/P2=8/5，则R1/R2 可能是A．1.8 B．1.6 C．0.8 D．0.4联系题目列出方程组结合数学公式，对方程组变形，得出选D（变形应用）（2022.乌鲁木齐一模）如图所示，电源电压不变。
物理题解题技巧运用数学方法求解
物理题解题技巧运用数学方法求解在物理学中，解题是关键的一步。
尤其是在解答数学化的物理题目时，我们可以运用数学方法来更好地解决问题。
本文将介绍一些常见的物理题解题技巧，并展示如何运用数学方法来求解。
一、分析题目在开始解题之前，我们首先需要仔细分析题目，理解题意。
我们需要明确所给条件，以及要求我们求解的量。
同时，我们要注意题目中是否涉及到一些已知的物理公式，这将对我们后续的计算提供指导。
二、选择适当的坐标系在解决物理问题时，选择适当的坐标系是非常重要的。
通常情况下，我们可以选择直角坐标系、极坐标系或其他合适的坐标系来简化问题。
通过选择适当的坐标系，我们可以化简物理问题的计算。
三、运用数学工具在物理问题中，数学工具是必不可少的。
以下是一些常用的数学方法，可以在解决物理问题时使用：1. 代数方法：代数方法可以帮助我们建立方程，通过方程求解未知量。
例如，在求解运动方程中的加速度时，我们可以利用加速度的定义式和已知的速度、位移等量来建立方程，进而求解加速度的值。
2. 几何方法：几何方法可以帮助我们理解物理问题，绘制图示有助于我们将物理问题转化为数学问题。
例如，在解决矢量问题时，我们可以利用矢量的几何性质，如矢量加法、减法和平行四边形法则来解决问题。
3. 微积分方法：微积分方法在解决变化率相关的问题时非常有用。
例如，在解决速度和加速度之间的关系时，我们可以通过对位移函数求导，得到速度函数和加速度函数之间的关系。
4. 积分方法：积分方法在解决面积、体积和质量等相关问题时非常有用。
例如，在解决质点的质量问题时，我们可以通过对体积分布密度的积分，计算出质点的总质量。
四、实例演示让我们通过一个实际问题来演示如何运用数学方法来求解物理题目。
问题：一个物体从静止状态下自由落体，经过2秒后下落的距离是多少？解析：首先，我们可以利用物体在自由落体过程中的运动方程来求解该问题。
根据物体自由落体的运动方程h = 1/2 * g * t^2，其中h表示下落的距离，g表示重力加速度（约为9.8 m/s^2），t表示时间。
例谈数学工具在物理解题中的应用
例谈数学工具在物理解题中的应用数学是自然科学中的一门重要学科，它与物理学紧密相关。
数学工具在物理解题中起着举足轻重的作用，可以帮助我们更准确地理解物理现象，并简化计算过程。
数学工具在物理解题中的应用非常广泛，其中最基本的就是代数运算。
代数运算可以帮助我们分析物理问题中的各种变量之间的关系，如速度、加速度、时间、距离等。
例如，在求解物体从静止开始加速到一定速度所需的时间时，我们可以运用加速度公式a=(v_f-v_i)/t，其中a为加速度，v_f为物体结束时的速度，v_i为物体开始时的速度，t 为时间。
这个公式是基于速度、时间和加速度之间的关系推导而来的，我们只需要代入物体的具体数据即可计算出所需时间。
另一个常用的数学工具是微积分。
微积分可以帮助我们分析物理现象中发生的变化过程，如速度和加速度的变化。
例如，在研究物体的运动时，我们可以通过求解物体的速度和加速度关于时间的导数，来描述物体运动的变化规律。
这种方法被广泛应用于机械工程、航空航天等领域。
物理还涉及到较为复杂的概率和统计学计算。
概率和统计学可以帮助我们理解物理现象中不确定性和随机性的影响，例如在研究量子力学时，我们需要运用概率论的基本概念对量子态进行分析。
另外，在物理实验中，我们需要运用统计学分析实验所得数据的分布规律，从而得出合理的结论。
综合来看，数学工具在物理解题中发挥了十分重要的作用。
通过借助数学工具，我们可以更直观地理解物理现象，并简化计算过程，从而为有效解决实际问题提供了帮助。
当然，物理与数学的关系是双向的，数学工具的发展也得益于物理学的需求，这两门学科的交叉和融合还将继续为科学研究带来新的成果和突破。
谈初中物理中常用的数学方法
初中物理中常用的数学方法数学计算是指人们根据利用已有的知识，对一定的现象、规律进行数学计算，发现各个量之间的数学关系，从深一层次去认识新的事物的方法。
数学计算是研究性学习中必备的手段，是初中物理研究性学习中进一步认识事物中最可靠的工具。
通过数学计算，学生可以从定性认识事物发展到定量认识事物，使感性认识上升到理性认识，从而更准确地认识事物各个量之间的内在规律。
以下所列是初中物理中常用的一些数学方法：1、代入法“代入法”是指在研究物理问题中，已知因变量与自变量之间关系公式，将物理量直接代入公式进行计算的方法。
学会利用公式直接进行计算是学生解决问题的基本能力之一，它可以促进学生掌握物理量之间的来龙去脉，熟悉物理量在日常生活中的应用。
例：质量为0.5kg 的水，温度从 60℃降至40℃，会放出______J 的热量。
若将这部分热量全部被初温为10℃、质量为0.7kg 的酒精吸收，则酒精的温度将上升______℃。
[酒精的比热容为2.4×103J ／（kg ·℃），水的比热容为 4.2 ×103J ／（kg ·℃）]解：物体升、降温时吸、放的热量计算公式为：Q=c ·m ·Δt应用“代入法”进行解题时，可以根据公式用自变量求因变量，也可以根据公式用因变量求自变量，但要注意在计算过程中，物理单位必统一。
2、比例法“比例法”是指用两个已知的物理量的比值来表示第三个物理量的方法。
比值法可以充分体现出在两个物理量同时变化的条件下影响物理过程的真正因素。
例：现有两杯质量不同的液体酒精和水，若两者的质量之比为2∶3，求两种液体的体积比？（ρ酒精= 0.8×103kg/m 3，ρ水= 1.0×103kg/m 3） 解：658.0132=⋅=⋅==酒水水酒水水酒酒水酒ρρρρm m m m V V 另外，初中物理中的许多物理量是通过比值来介绍的，如：速度、密度、热值、电阻等等。
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物理解题中的数学方法
《考试说明》中对学生的能力要求有五个方面，其中第四种能力即为应用数学方法处理物理问题的能力。
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。
可以说每一物理问题的分析、处理过程，都是数学方法的运用过程。
下面介绍几种处理中学物理问题，常用的数学方法。
一、图像法
中学物理中一些比较抽象的习题常较难求解，若能与数学图形相结合，再恰当引入物理图象，则可变抽象为形象，突破难点、疑点，使解题过程大大简化。
【例1】一蚂蚁离开巢沿直线爬行，已知它的速度与蚁巢中心的距离成反比。
当蚂蚁爬到离巢中心L1=1m的A点处时，速度是v1=2cm/s。
试问蚂蚁从A点爬到离巢中心L2=2m的B点时所需要的时间为多少？
【解析】此题中蚂蚁的速度随时间的变化是非线性的，不能用匀速运动公式求解。
由题意蚂蚁的速度与蚁巢中心的距离成反比，可知速度的倒数与蚁巢中心的距离成正比。
我们作出与L的关系图像，这个图象是一条过原点的直线。
由图可知，直线下阴影部分的“面积”在数值上就等于所求的时间。
【小结】本题巧妙地采用了-L图像解答，不仅把速度与距离成反比（图像为曲线）转化为速度的倒数与距离成反比（图像为直线），而且同时用它的“面积”能够表示运动的时间，使原来较为复杂的运动求解变得很容易。
二、几何法
利用几何法解物理题时，常用到的是“对称点的性質”、“两点间的直线距离最短”、“全等、相似三角形的性质”等相关知识。
【例2】一带电质点，质量为m、电量为q，以平行于ox轴的速度v从y 轴上的a点射入图中第一象限所示的区域。
为了使该质点能从x轴上的b点以垂直于ox轴的速度v射出，可在适当的地方加一个垂直于xy平面、磁感应强度为B的匀强磁场。
若此磁场仅分布在一个圆形区域内，试求这个圆形区域的最小半径。
（重力忽略不计）
【解析】质点在磁场中做半径为R= 的圆周运动。
根据题意，质点在磁场区域中的轨迹是半径等于R的圆上的一段圆弧。
这段圆弧应与入射方向的速度、出射方向的速度相切。
过a点作x轴的平行线，过b点作y轴的平行线，则与这
两直线均相距R的O?点就是圆周运动的圆心。
质点在磁场区域中的轨道则是以O?为圆心、R为半径的圆（图中的虚线圆）上的圆弧MN，而M点和N点应在所求的圆形磁场区域的边界上。
在通过M、N两点的不同的圆周中，最小的一个是以MN的连线为直径的圆周。
所以本题所求的圆形磁场区域的最小半径为：
r= MN= = R= ·
所求的磁场区域如图中实线圆所示。
【小结】本题的解题方法是几何法。
求解过程由两个部分组成：其一为得出必要的几何形状，其二为计算粒子在磁场中的周期公式和半径公式。
解决此类题目的关键是利用数学中的几何知识，即先作出几何图形然后再利用物理知识求解。
通常的解题思路为：（1）画带电粒子的运动轨迹；（2）抓圆心，由几何关系求半径；（3）根据两圆相交知识，由公共玄求圆的最小半径。
三、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。
【例3】一个阻值为5Ω的电灯与一个最大阻值为10Ω的滑动变阻器串联后接到电压为2V的电源上（电源内阻不计）。
求：当滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率为最大，最大功率为多少？
【解析】设滑动变阻器消耗的功率为P，连入电路的电阻值为R，则消耗的功率为：
P=I2R=（）2R=（）2R
整理得到一个关于R的一元二次方程：PR2＋（10P－4）R＋25P=0
由于R为实数，所以上述方程中Δ≥0，即：
Δ=（10P－4）2－4P×25P=16－80P≥0
解得P≤0.2W，消耗的最大功率为0.2W，此时滑动变阻器连入电路的电阻为5Ω。
【小结】本题的解题方法是一元二次方程的判别式法。
解决此类题目的关键是要找到所求物理量的数学表达式，然后整理方程求解。
四、数学归纳法
在解决某些具体问题时，常从特殊情况出发，类推出一般情况下的猜想，然后用数学归纳法加以证明，从而确定我们的猜想是正确的。
【例4】一个质量为M的雪橇静止在水平地面上，一条质量为m的爱斯基摩狗站在该雪橇上。
狗向雪橇的正后方跳下，随后又追赶并向前跳上雪橇；其后狗又反复的跳下、追赶并跳上雪橇，狗与雪橇始终沿一条直线运动。
若狗跳离雪橇时雪橇的速度为V，则此时狗相对于地面的速度为V＋u（其中u为狗相对于雪橇的速度，V＋u为代数和。
若以雪橇的运动方向为正方向，则V为正值，u 为负值）。
设狗总以速度v追赶和跳上雪橇，雪橇与雪地间的摩擦忽略不计。
已知v的大小为5m/s，u的大小为4m/s，M=30kg，m=10kg。
（1）求狗第1次跳上雪橇后两者的共同速度的大小。
（2）求雪橇最终速度的大小和狗最多能跳上雪橇的次数。
（供使用的对数值lg2=0.301，lg3=0.477）
【解析】（1）设雪橇的运动方向为正方向。
狗第1次跳下雪橇后雪橇的速度为V1，根据动量守恒定律，有：
MV1＋m（V1＋u）=0
狗第1次跳上雪橇时，雪橇与狗的共同速度V1?’满足
MV1＋mv=（M＋m）V1?
可解得：V1?=
将u=－4m/s,v=5m/s,M=30kg,m=10kg代入，得：V1?=2m/s.
（2）设雪橇的运动方向为正方向。
狗第(n－1)次跳下雪橇后雪橇的速度为Vn－1，狗第(n－1)次跳上雪橇后的速度V?n－1满足
M Vn－1＋mv=(M＋m) V?n－1
狗第n次跳下雪橇后雪橇的速度为Vn满足
M Vn＋m(Vn＋u)=(M＋m) V?n-1
解得Vn=(v-u)[1-( )n-1]- ( )n-1
狗追不上雪橇的条件是Vn≥v
可化为( )n－1≤
最后可求得：n≥1+
代入数据,得n≥3.41
所以，狗最多能跳上雪橇3次。
雪橇最终的速度大小为v4=5.625m/s。
【小结】本题第二问的求解中采用了数学归纳法，以及利用对数求指数，要求同学们有较好的数学基础。