眾所周知,在高中各學(xué)科教學(xué)中,物理與數(shù)學(xué)聯(lián)系緊密,物理思維與數(shù)學(xué)思維也相通。例如極限思維方法、微分思維方法、等價(jià)思維方法等思維方法在數(shù)學(xué)和物理學(xué)中被廣泛運(yùn)用。在高中物理的學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題的過(guò)程中,有很多定量的推導(dǎo)、定性的分析、證明和計(jì)算,這些都需要強(qiáng)大的數(shù)學(xué)工具。 然而在物理學(xué)習(xí)中,經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)生沒(méi)有學(xué)到必學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí),比如直線的斜率,弧長(zhǎng)公式,弧度角,正弦定理,余弦定理……而高中數(shù)學(xué)中有些知識(shí)是建立在物理概念和規(guī)律之上的,比如遵循平行四邊形法則或三角形法則的矢量的加減運(yùn)算高中物理的三角函數(shù)知識(shí),極限的知識(shí),變化率的知識(shí),甚至導(dǎo)數(shù)和積分的知識(shí)等等,都是在物理學(xué)完了矢量的合成與分解(平行四邊形法則或三角形法則)、瞬時(shí)速度與瞬時(shí)加速度(速度變化率),速度圖中的位移之后才學(xué)到的。可以說(shuō),物理離不開(kāi)數(shù)學(xué),數(shù)學(xué)離不開(kāi)物理。今天,本文就給大家提供一些學(xué)習(xí)高中物理必備的數(shù)學(xué)知識(shí),希望對(duì)大家有所幫助和啟發(fā)。
1. 線性函數(shù)的圖形和斜率
函數(shù)y=kx+b(k、b均為常數(shù))是一個(gè)線性函數(shù),其圖像是一條直線,k稱為直線的斜率,反映直線傾斜的程度(注意,初中并沒(méi)有系統(tǒng)地講授這些內(nèi)容)。
數(shù)學(xué)上,k=tanθ,其中θ是直線與x軸正方向的夾角。但在物理學(xué)上,我們只能說(shuō)k與tanθ成正比高中物理的三角函數(shù)知識(shí),即k∝tanθ。
2.特殊角的三角函數(shù)值、正弦定理與余弦定理
熟悉0°、30°、37°、45°、53°、60°、90°、180°角的三角函數(shù)值:
°=0,°=-1,°=-1,°=0。
sin37°=cos53°=0.6,cos37°=sin53°=0.8
sin(90°±θ)=cosθ,cos(90°-θ)=sinθ,cos(90°+θ)=-sinθ。
對(duì)于任意三角形ΔABC,a、b、c 為邊長(zhǎng):
正弦定理:
余弦定理:c2=a2+b2-,a2=b2+c2-,b2=a2+c2-。
3. 弧度、周長(zhǎng)和弧長(zhǎng)公式的角度表達(dá)
在圓中,圓心角的弧度值等于圓弧的長(zhǎng)度除以圓的半徑。因此,當(dāng)圓弧的長(zhǎng)度等于圓的半徑時(shí),這個(gè)圓弧的圓心角就稱為1弧度(符號(hào):rad)的角。
360°=2πrad,180°=πrad。
當(dāng)圓弧的圓心角為θrad時(shí),弧長(zhǎng)公式為:l=rθ。
4. 積和差公式與和差積公式
將和與差轉(zhuǎn)化為乘積的公式:
乘積與差值公式:
5.利用三角函數(shù)尋找極值
若y=2sinθcosθ,則y=sin2θ。可以看出,當(dāng)θ=45°時(shí),ymax=1。
如果 y = acosθ + bsinθ (a ≠ 0, b ≠ 0),則恒等式變換為:
6.常用導(dǎo)數(shù)公式
原函數(shù):y=c(c為常數(shù)),導(dǎo)數(shù):y'=0;
原函數(shù):y=xn,導(dǎo)數(shù):y'=nx(n-1);
原函數(shù):y=sinx,導(dǎo)數(shù):y'=cosx;
原函數(shù):y=cosx,導(dǎo)數(shù):y'=-sinx;
導(dǎo)數(shù)的四種運(yùn)算:
7.常用積分公式
最后需要說(shuō)明的是,高中物理的學(xué)習(xí)和解題需要用到大量的數(shù)學(xué)知識(shí),尤其是初中的數(shù)學(xué)知識(shí)也占了很大的比重,比如關(guān)于二次函數(shù)、平面幾何、圓與切線、相似三角形、方程與方程組的知識(shí)……本文只是列舉了一些同學(xué)們最容易陌生但又對(duì)物理非常必要的數(shù)學(xué)知識(shí),大家可以根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行補(bǔ)充擴(kuò)充。
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