2010年高三物理第一轮总复习及高中物理易错题归纳总结及答案分析(281页)第8专题 数学方法在物理中的应用1

物理

第8专题 数学方法在物理中的应用

方法概述

数学是解决物理问题的重要工具，借助数学方法可使一些复杂的物理问题显示出明显的规律性，能达到打通关卡、长驱直入地解决问题的目的．中学物理《考试大纲》中对学生应用数学方法解决物理问题的能力作出了明确的要求，要求考生有“应用数学处理物理问题”的能力．对这一能力的考查在历年高考试题中也层出不穷，如2009年高考北京理综卷第20题、宁夏理综卷第18题、江苏物理卷第15题；2008年高考四川理综卷第24题、延考区理综卷第25题、上海物理卷第23题、北京理综卷第24题等．

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，任何物理问题的分析、处理过程，都是数学方法的运用过程．本专题中所指的数学方法，都是一些特殊、典型的方法，常用的有极值法、几何法、图象法、数学归纳推理法、微元法、等差(比)数列求和法等．

一、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．

1．利用三角函数求极值 y＝acos θ＋bsin θ

ab22

＝＋b(cos θ＋sin θ)

2222＋ba＋bab

令sin φ2，cos φ＝222

＋ba＋b22

则有：y＝＋b(sin φcos θ＋cos φsin θ) ＝2＋b2sin (φ＋θ)

π22

所以当φ＋θ＝y有最大值，且ymax＝＋b．

2

2．利用二次函数求极值

2

bb2b2b24ac－b22

二次函数：y＝ax＋bx＋c＝a(x＋)＋c－a(x＋)(其中a、b、c

a4a4a2a4a4ac－b2b

为实常数)，当x时，有极值ym＝(若二次项系数a>0，y有极小值；若a<0，

2a4a

y有极大值)．

3．均值不等式

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p2

大值 ；对于三个大于零的变量a、b、c，若其和a＋b＋c为一定值q，则当a＝b＝c时，

4

q3

其积abc取得极大值

27

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，确定方法有以下几种．