數學中的物理
e在數學中是一個無限不循環小數,其值約等於2.71828182845,它是一個超越數。
數學的定義是:
在物理學中是指元電荷,即基本電荷。
基本電荷又稱「基本電量」或「元電荷(elementary charge)」。在各種帶電微粒中,電子電荷量的大小是最小的,人們把最小電荷叫做元電荷,也是物理學的基本常數之一,常用符號e表示。基本電荷e=1.602176565(35) ×10^-19庫侖,(通常取e=1.6×10^-19C)。是一個電子或一個質子所帶的電荷量。任何帶電體所帶電荷都是e的整數倍或者等於e。(誇克除外,它是已知唯一的基本電荷非整數的粒子)
⑵ 數學在物理學中的應用
、微分復方程的解算:很多物理問題,制比如在經典力學和量子力學中求解運動方程,都可以被歸結為求解一定邊界條件下的微分方程。因此求解微分方程成為數學物理的最重要組成部分。相關的數學工具包括:
常微分方程的求解
偏微分方程求解
特殊函數
積分變換
復變函數論
⑶ 數學知識在物理中的應用
數學是一門非常重要的基礎學科,尤其在理解物理概念、物理規律以及解決物理問題時,數學知識起著重要的工具作用。有些初中學生數學學得比較好,但物理不一定學得好,因為這些學生往往用純數學的思維方式理解物理概念、規律或求解物理問題,這樣就造成了學生在應用數學知識解決物理問題時容易出現錯誤,解決上述問題的有效途徑就是把物理問題轉化為數學問題,有效的運用數學知識來解決物理問題。一、用數學式子表達物理概念、物理規律,用字母表達物理量、已知量、未知量。初中學生初學物理時往往對用符號表示物理量之間的關系式不習慣,不會應用這些物理量的符號去表示相應的數字信息,不清楚公式中的符號哪些是已知的,哪個是未知的,導致公式變形出錯,亂套公式,物理結果出錯。 解決途徑:(1)首先引導學生學會「讀題 → 標量 → 選公式」的方法。即學生邊讀題,邊在相應的數字下面標上相應的物理量的符號,這樣做的目的就是明確了已知量和未知量,再根據物理問題情境選擇恰當的公式來求解。(2)解題時強調運用「三步法」,即「公式 → 帶入數據 (數字+單位) → 結果(數字+單位)」。要讓學生明確物理公式是解決物理問題的重要依據,所以要先寫出公式,再帶入相應的數字和單位,然後運用數學知識進行計算得結果。(3)物理量用規定的符號來表示,學生往往不能把字母和它表示的物理量聯系在一起。如學生在數學中未知數都可以用X、Y表示,有時學生在解決物理問題時,不管是求哪個物理量,他們都用X、Y表示,這樣不便於理解物理含義。在分析題時讓他們在物理量的旁邊寫出表示這個物理量的符號,再看求哪個量就用他在這個物理量旁邊標出的字母來表示。 通過不斷強化及練習,學生學會了運用數學能力來求解物理問題,使學生對符號的認識由不熟悉到能夠靈活運用。二、用方程表達物理關系、解決物理問題。學生往往在數學中會列方程解方程,但不會求解物理關系式。 解決途徑: 教師應教會學生將物理關系式與數學方程概念有機的結合起來,讓學生理解物理關系式實際上是將方程概念賦予了具體實際的內容。在建立物理情境的基礎上,利用數學方法求解物理問題。 例如:用彈簧測力計提著體積為10cm3的鐵塊浸沒水中,不觸底,此時用彈簧測力計的示數多大? 引導學生分析:求彈簧測力計的示數多大,實際是求鐵塊在水中受到向上的拉力多大。(1)受力分析,畫出受力示意圖,如圖:重力、浮力、拉力。(2)引導學生分析能求哪些量:如:F浮= ρ水 gV鐵,G=ρ鐵 gV鐵(3)建立力的平衡式 F拉 + F浮=G (4)代入求解 F拉 =G + F浮 可以看出物理中力的平衡式實際上就是數學中的方程式,教師再引導學生利用數學方程思想來求解物理問題。通過例題分析、訓練,學生逐步增強數理結合的意識,能將物理問題自覺地靈活地轉化為受物理規律制約及顯示物理規律、物理情境的數學問題。三、用分式的性質等量代換的思想進行單位換算。初學物理的學生在單位換算方面成為學習物理知識的障礙。 解決途徑: 首先讓學生理解物理中的單位換算,實際上是數學中的等量代換思想的體現,其次讓學生理解記憶基本換算關系。例如:速度的單位換算,引導學生運用數學方法:(1)分子分母分別換演算法 例如:20m/s = 20 = 72km/h(2)利用速度進率法:1 m/s = 3.6 km/h20m/s = 20 3.6 km/h = 72km/h 通過分析比較,讓學生理解單位換算的方法和技巧,今後能靈活自如的進行單位換算,不要讓單位換算成為學生學習物理的障礙。四、區分物理平均與數學平均。 學生對物理中的平均概念的理解往往停留在數學的平均思想上,不注意條件,不注意適用范圍,導致結果出錯。 解決途徑: 教師要引導學生理解物理中的平均與數學中的平均概念的區別,要特別注意公式的適用條件和適用范圍。 例如:求平均速度問題,原則上應該是,S代表總路程,t代表通過路程S所用的總時間。(1)一個物體做直線運動,前一半路程的速度為 1,後一半路程的速度為 2,求全程的平均速度。隱含的條件是 S1 = S2 = S 但是有一些學生不理解物理上平均速度的含義,直接利用數學上的平均思想解題得出的錯誤結論 。(2)一個物體做直線運動,前一半時間速度為 1,後一半時間速度為 2,求全程的平均速度。隱含的條件是 t1=t2 = t 又如:伏安法測電阻,多次測量利用數學的加權法求平均電阻值有實際意義。而電功率的平均值沒有實際意義。 可見應用數學知識分析物理問題時要特別注意物理學科的特殊性,注意概念的物理含義和規律成立的條件,因此我們在物理教學中要強化物理意義、物理內涵,公式形成過程的指導以及物理規律成立的條件,以使學生在扎實的物理基礎上恰當、靈活地應用數學知識解決物理問題。五、利用函數圖像理解物理意義。 物理規律、物理量之間的關系可以用圖像表達出來。但是有的學生不能將函數圖像與物理知識聯系起來,造成解決物理題的困難。 解決途徑:首先讓學生明確,橫縱坐標表示什麼物理量,再分析這個圖像表示的物理意義。 例如:一個正比例函數圖像,斜率表示密度ρ=m/v,即m與v成正比,也就是說同種物質,質量增大多少倍,體積也增大多少倍,比值不便,這個比值就是密度。這樣有利於學生理解密度是物質的一種特性。 總之,運用數學知識解決物理問題的有效途徑,就是把數學知識、數學思維方法遷移到學習物理上來。因此教師在教學中應強化數理知識的結合,利用多渠道的有效途徑,促進數學知識的遷移,學生才能更好的利用數學知識來解決物理問題。
⑷ E在數學(物理學)中代表什麼
數學中可以用來表示期望值(平均值),但是在概率論裡面,正太分布以後便通常說是期望值。
物理學中則可以用來表示機械能或者是概念性的總能量。
⑸ 數學專業中的物理學主要包括哪幾個方面啊
我是數學與應用數學的,師范生,物理好像就學了兩本書,叫普通物理。普通物理學包括:力學、熱學、電磁學、光學、原子物理學,但不包括相對論和量子力學以及物理學的前沿內容。隨著科學的發展,「相對論"和"量子力學"以及物理學的前沿內容漸漸地進入了《普通物理學》。為了區分一下,後來有了"大學物理"的提法。 現在,《普通物理學》和"大學物理學"就是同一門課,內容基本一樣。
⑹ 數學和物理的區別
1、概念不一樣:數學是研究數量、結構、變化、空間以及信息等概念的一門學科。而物理則是研究物質運動最一般規律和物質基本結構的學科。
2、精密性不一樣:物理的理論結構充分地運用數學作為自己的工作語言,以實驗作為檢驗理論正確性的唯一標准,是當今最精密的一門自然科學學科。數學在精密性這方面相對來說不像物理那般,而是用嚴謹性來形容。
3、起源不一樣:數學起源於人類早期的生產活動,古巴比倫人從遠古時代開始已經積累了一定的數學知識,並能應用實際問題。物理則是起源於人類社會實踐的發展。
(6)數學中的物理擴展閱讀:
數學簡史:
西方數學簡史
數學的演進大約可以看成是抽象化的持續發展,或是題材的延展.而東西方文化也採用了不同的角度,歐洲文明發展出來幾何學,而中國則發展出算術。
第一個被抽象化的概念大概是數字(中國的算籌),其對兩個蘋果及兩個橘子之間有某樣相同事物的認知是人類思想的一大突破.除了認知到如何去數實際物件的數量,史前的人類亦了解如何去數抽象概念的數量,如時間—日、季節和年.算術(加減乘除)也自然而然地產生了。
中國數學簡史
數學古稱算學,是中國古代科學中一門重要的學科,根據中國古代數學發展的特點,可以分為五個時期:萌芽;體系的形成;發展;繁榮和中西方數學的融合。
物理簡史:
伽利略·伽利雷(1564~1642年)人類現代物理學的創始人,奠定了人類現代物理科學的發展基礎。
當今物理學和科學技術的關系兩種模式並存,相互交叉,相互促進「沒有昨日的基礎科學就沒有今日的技術革命」。
⑺ 高中物理中的數學知識
包括但不限於:簡單的微積分,導數,極限思想,簡單的線性代數知識。
⑻ 數學中的物理問題
重心距底邊的距離為底邊中線長的1/3,為5米。
V=3.14X(10^2)X15/3=1700m^3
m=1X10^3X1700=1.7X10^6kg
G=1.7X10^6X10=1.7X10^7N
W=1.7X10^6X10=1.7X10^7X5=8.5X10^7J
⑼ 數學在物理中的運用
數學是研究物理學的有力工具,不論是物理實驗的測量和計算,物理概念和規律的表達,還是習題求解等,都離不開數學的應用.但是,數學只是工具.作為工具用的數學必須與物理現象的內容統一,而且還受到具體的物理條件的制約,所以運用數學解決物理問題的能力培養必須充分考慮到物理學科的特點。
眾所周知,物理學的發展離不開數學,數學是物理學發展的根基,並且很多物理問題的解決是數學方法和物理思想巧妙結合的產物。打好數學基礎要從高中做起 ,培養學生的數學思想,創新能力,更好的與大學課程接軌,更早的把高中生帶到物理殿堂。
下面以一題為例說明一下數學思想在物理中的應用:
【例一】如圖所示,一根一段封閉的玻璃管,長L=96厘米內有一段h1=20厘米的水銀柱,當溫度為27攝氏度,開口端豎直向上時,被封閉氣柱h2=60厘米,溫度至少多少度,水銀才能從管中全部溢出?
解:首先使溫度升高為T0以至水銀柱上升16厘米,水銀與管口平齊,此過程是線性變化。溫度繼續升高,水銀溢出,此過程不再是線性關系。設溫度為T時,剩餘水銀柱長h,對任意位置的平衡態列方程:
(76+ h1)×60/300=(76+h) ×(96-h)/ T 整理得:
T=(-h2+20h+7296)/19.2
h的變化范圍0——20,可以看出溫度T是h的二次函數,此問題轉化為在定義域內求T的取值范圍,若Tmin<T<Tmax,只有當溫度T大於等於Tmax 才能使水銀柱全部溢出,經計算所求值Tmax =385.2 。
只有通過二次函數極值法,才能從根上把本體解決。加強數學思想的滲透是新教材新的一個體現,比如:「探索彈簧振子周期與那些因素有關」,「探索彈簧彈力與伸長的關系」。在實際教學過程中應該引起高度重視並加以擴展。
大學物理課程與高中物理課程跨度較大,難點在於運用數學手段探索性研究物理問題的方法,另外微積分思想比較難以理解,為了與大學物理課程更好的接軌,在高中階段對學生進行微積分思想的滲透也是非常必要的。因此在高中物理教學過程中應抓住有利時機滲透微元思想,為學好微積分奠定良好的基礎。滲透的內容應該有兩方面:一是變化率,二是無限小變化量,比如:
在講速度時,平均速度v=△s/t,即時速度呢?△s/t就是變化率,當△s取無限小時,v就可以理解為某一時刻的速度——即使速度。加速度a= △v/t, △v/t是速度變化率,當△v取無限小時,加速度a就可以理解為某一時刻的加速度。象這樣的例子還有w/t,I/t, △φ/t等等。總之高中物理教師應當根據學生的具體情況適當的滲透微積分的思想並加以配套練習,達到鞏固理解的目的。下面討論一個相關題目。
【例二】一豎直放的等截面U形管內裝有總長為L的水銀柱, 當它左右兩部分液面做上下自由振動時,證明水銀柱的振動時間諧振動。
解:設兩液面相平時速度為V0,建立坐標如圖。
當有液面上升x時,液體速度為v,則根據能量守恆的
mv02/2=△mgx1 +mv12/2 ⑴
△m=mgx1/L ⑵
⑵帶入⑴得
mv02/2=mgx12/L +mv12/2 ⑶
當液面在上升△x時,x2=x1+△x 則
mv02/2=mgx22/L +mv22/2 ⑷
⑷減⑶ 得
0=(x22-x12)mg/L+m(v22-v12)/2化簡得:
0=(x1+x2) mg△x/L+m(v12-v22)/2 ⑸
△x很小,則認為加速度a不變,根據運動學公式得:
v12-v22=2ax帶入⑸得
0=2x△xmg/L+2ma△x/2 ⑹
即:F=-2mgx/L 2mg/L為常數K,證得水銀柱的振動為簡諧振動。
⑽ 數學在物理中的作用
是基礎,做物理題需要有數學思維,尤其是後面的大題。不過都是有套路的,只要你多看,多做歷年的理綜,高分不是困難。數學老師做不了物理老師,但是物理老師可以做數學老師。