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【摘 要】文章主要是分析在物理解题中如何应用三角函数知识,尝试探究物理教学中运用数学知识的经验。
【关键词】物理解题;三角函数;恒等变形;极值
前言
在中学的物理解题的过程中,一般会应用多学科解题方式,例如在物理解题中应用数学知识,尤其是在物理极值的求解中,应用三角函数极求解的方法能够解决力学问题,将物理极值转变为数学三角函数极值问题,简化物理求解的过程,提高解题的准确性,同时也能够提高物理解题的效率。
一、三角函数恒等变形在物理解题中的应用
物理力学解题中,主要是应用三角函数恒等变形知识,例如静力学、动力学的力的合成、分解问题的解题中,一般要利用三角函数理论来解决问题,将力学的极值求解变为数学求解,在力的合成、分解上,引入角或者是三角公式等将力的作用进行恒等变形分析,将“力”的求解方程变为三角函数方程,最终获得正确的解题答案。
二、具体案例分析
分析三角函数恒等变形知识在物理解题中的具体应用,从以下实例进行分析。
质量为m的小木块,停放在水平地面上,它与地面的摩擦系数为μ,人们想用最小的作用力使木块移动,则此最小作用力的大小是多少?
分析:在进行例1的解题时,想要分析题意,主要是求人们对木块施加的最小作用力。木块在运动中,与地面水平,人们施加的作用力却不一定平衡,当作用力F与地面形成夹角时,如图1所示,F作用在木块上,促使木块向右移动,在移动的过程中,减少木块对地面的压力(N),N值减少,与地面的摩擦力减少,从而促使木块移动,从图1上看出,作用力F与f的方向相反,由此可知,F=-f,这是解题的其中一种方法。
当施加的作用力F与地面水平,夹角θ=0时,则可以直接求解极为F=f=μmg。
根据分析,对施加的作用力进行求解,利用三角函数恒等变形的知识进行物理解题,具体求解过程如下:
木块受力如图1所示,假设拉力F与水平面夹角为θ,运用三角函数求解可得:
Fcosθ-f=0
N+sinθ-mg=0
将两个式子进行合并,可得F=μmg/(cosθ+μsinθ),可将所得的式子看做三部分,随着cosθ+μsinθ数值的变大,F值越小,当cosθ+μsinθ取最大值时,F=Fmin,这种情况下,力学极值的求解就转变为数学问题,就要将式子中的cosθ+μsinθ部分,使用三角函数进行化简,将其转换为三角函数的形式。根据三角函数的定义,可知αsinx+bcosx=sin(x+φ)tgφ=,设a=μ,b=1,将其带入式子中,可得:cosθ+μsinθ=1+μ2sin(θ+φ)。
根据三角函数的特点可知φ=arctg1μ=arc ctgμ将式子带入:
cosθ+μsinθ=1+μ2sin(θ+arc ctgμ),将式子化为最简单的三角函数的形式,按照三角函数的性质进行分析,主要运用三角函数的有界性,当正弦最大值为1,即sin(θ+arc ctgμ)=1,按照sin90°=1可知θ+arc ctgμ=90°,要想求解角度θ的度数,方法如下:
θ+arc ctgμ=90°,那么θ=90°-arc ctgμ。
这时F=Fmin. Fmin=μmg/1+μ2。
由此可知拉力F的大小为(μmg/1+μ2)。
三、三角函数恒等变形应用的优势
经过具体的案例进行分析,物理解题与数学解题的方式基本一致,都需要缜密的思维,不仅要考虑常规情况,还要考虑特殊的情况,经过研究发展,两者得到的最终结果都是唯一的,两者都拥有共同的区间。
在物理力学知识的极值求解的过程中,应用三角函数,将复杂的公式简单化,同时能够将不同的数量进行转化,统一为三角函数的形式,促使物理解题的简单化。
同时在物理解题中应用数学知识,也能够发散思维,提高解题的效率。
结语
在物理题解的过程中,应用数学方法,能够有效简化物理知识,数学知识在物理中的运用降低了物理学习的难度,同时也提高了物理解题的。在物理解题中应用三家函数恒等变形知识,首先牢固掌握物理基础知识,选择合适的数学方法进行解题,在具体的实践中巩固基本物理知识与解题技能。物理解题中,应用数学知识,应该进一步的推进,将数学的逻辑性思维应用在物理中,增加数学方法的实用性,同时还能够为物理解题应用方法提供经验,在物理解题中,合理发挥数学的解题功能。
【参考文献】
[1]李建录.浅谈数学方法在初中物理解题中的应用[J].中学物理(初中版),2016(8):75-76
[2]刘有才.常用思维方法在高中物理解题中的应用探求[J].新课程(中旬),2016(6):62
【关键词】物理解题;三角函数;恒等变形;极值
前言
在中学的物理解题的过程中,一般会应用多学科解题方式,例如在物理解题中应用数学知识,尤其是在物理极值的求解中,应用三角函数极求解的方法能够解决力学问题,将物理极值转变为数学三角函数极值问题,简化物理求解的过程,提高解题的准确性,同时也能够提高物理解题的效率。
一、三角函数恒等变形在物理解题中的应用
物理力学解题中,主要是应用三角函数恒等变形知识,例如静力学、动力学的力的合成、分解问题的解题中,一般要利用三角函数理论来解决问题,将力学的极值求解变为数学求解,在力的合成、分解上,引入角或者是三角公式等将力的作用进行恒等变形分析,将“力”的求解方程变为三角函数方程,最终获得正确的解题答案。
二、具体案例分析
分析三角函数恒等变形知识在物理解题中的具体应用,从以下实例进行分析。
质量为m的小木块,停放在水平地面上,它与地面的摩擦系数为μ,人们想用最小的作用力使木块移动,则此最小作用力的大小是多少?
分析:在进行例1的解题时,想要分析题意,主要是求人们对木块施加的最小作用力。木块在运动中,与地面水平,人们施加的作用力却不一定平衡,当作用力F与地面形成夹角时,如图1所示,F作用在木块上,促使木块向右移动,在移动的过程中,减少木块对地面的压力(N),N值减少,与地面的摩擦力减少,从而促使木块移动,从图1上看出,作用力F与f的方向相反,由此可知,F=-f,这是解题的其中一种方法。
当施加的作用力F与地面水平,夹角θ=0时,则可以直接求解极为F=f=μmg。
根据分析,对施加的作用力进行求解,利用三角函数恒等变形的知识进行物理解题,具体求解过程如下:
木块受力如图1所示,假设拉力F与水平面夹角为θ,运用三角函数求解可得:
Fcosθ-f=0
N+sinθ-mg=0
将两个式子进行合并,可得F=μmg/(cosθ+μsinθ),可将所得的式子看做三部分,随着cosθ+μsinθ数值的变大,F值越小,当cosθ+μsinθ取最大值时,F=Fmin,这种情况下,力学极值的求解就转变为数学问题,就要将式子中的cosθ+μsinθ部分,使用三角函数进行化简,将其转换为三角函数的形式。根据三角函数的定义,可知αsinx+bcosx=sin(x+φ)tgφ=,设a=μ,b=1,将其带入式子中,可得:cosθ+μsinθ=1+μ2sin(θ+φ)。
根据三角函数的特点可知φ=arctg1μ=arc ctgμ将式子带入:
cosθ+μsinθ=1+μ2sin(θ+arc ctgμ),将式子化为最简单的三角函数的形式,按照三角函数的性质进行分析,主要运用三角函数的有界性,当正弦最大值为1,即sin(θ+arc ctgμ)=1,按照sin90°=1可知θ+arc ctgμ=90°,要想求解角度θ的度数,方法如下:
θ+arc ctgμ=90°,那么θ=90°-arc ctgμ。
这时F=Fmin. Fmin=μmg/1+μ2。
由此可知拉力F的大小为(μmg/1+μ2)。
三、三角函数恒等变形应用的优势
经过具体的案例进行分析,物理解题与数学解题的方式基本一致,都需要缜密的思维,不仅要考虑常规情况,还要考虑特殊的情况,经过研究发展,两者得到的最终结果都是唯一的,两者都拥有共同的区间。
在物理力学知识的极值求解的过程中,应用三角函数,将复杂的公式简单化,同时能够将不同的数量进行转化,统一为三角函数的形式,促使物理解题的简单化。
同时在物理解题中应用数学知识,也能够发散思维,提高解题的效率。
结语
在物理题解的过程中,应用数学方法,能够有效简化物理知识,数学知识在物理中的运用降低了物理学习的难度,同时也提高了物理解题的。在物理解题中应用三家函数恒等变形知识,首先牢固掌握物理基础知识,选择合适的数学方法进行解题,在具体的实践中巩固基本物理知识与解题技能。物理解题中,应用数学知识,应该进一步的推进,将数学的逻辑性思维应用在物理中,增加数学方法的实用性,同时还能够为物理解题应用方法提供经验,在物理解题中,合理发挥数学的解题功能。
【参考文献】
[1]李建录.浅谈数学方法在初中物理解题中的应用[J].中学物理(初中版),2016(8):75-76
[2]刘有才.常用思维方法在高中物理解题中的应用探求[J].新课程(中旬),2016(6):62