数学与其他学科的关系
- 格式:doc
- 大小:555.11 KB
- 文档页数:6
数学与其他学科的联系有哪些?哎哟喂,说到数学啊,那可真是无处不在!别看它整天摆着一副严肃脸,其实它和咱们生活中的其他学科,那关系可亲密呢!就拿我前几天去超市买菜的事儿来说吧,这不就活生生地体现了数学和生活息息相关的例子嘛!那天我正打算买点儿青菜,结果一抬头就看见了满满一货架的西兰花!哎哟,这西兰花个个都长得肥肥胖胖的,看着就新鲜,我心里盘算着:买一棵呢?还是买两棵?算算钱,一棵5块钱,两棵10块钱... 哎,可别小瞧这个“算算钱”啊,这就是数学在起作用!我可不能像买衣服那样,一眼看上就冲动消费,要先问问自己:这两棵西兰花够吃吗?我家冰箱里还有别的菜吗?这样我才能算出到底买几棵才合适。
你看,这算一算,就涉及到数学中的数量比较和简单的加减运算。
而且,我还得考虑一下西兰花的重量,因为每棵西兰花的大小都不一样,重量也就不同。
这就需要我用数学的眼光去观察,比较,然后做出选择。
更别说我回家做饭的时候了,数学简直就是我的“左膀右臂”!做个炒西兰花,我得先看看菜谱,上面写着:西兰花400克,猪肉100克。
然后我就要去厨房掂量一下西兰花和猪肉,看看是不是符合菜谱的要求。
你说,这算不算数学在生活中的应用?当然了,数学可不仅仅是算算账、量量菜这么简单,它和很多学科都有着密不可分的联系。
比如,物理学研究的是物质运动,而数学提供了描述运动规律的工具,例如速度、加速度、动量等等,都是用数学公式表达的。
再比如,音乐,它看似跟数学没有关系,但其实音乐中的音调、节奏、和声等等,都可以用数学公式来表达。
据说,古希腊的毕达哥拉斯就曾经发现,音调之间的关系可以用整数比来表示。
所以,音乐如果没有数学,就好像人没有骨头一样,那可就站不稳当了!哎,其实我还想说,数学和历史联系也挺紧密的,你看,咱们研究历史,常常需要用到年代的计算,例如“公元前200年”等等,这些都是数学的范畴啊。
而且,历史事件的记载,比如战争中的人员伤亡,经济发展状况等等,也都离不开数学的帮助。
数学学习的跨学科应用数学与其他学科的奇妙结合数学学习一直是学生们头疼的科目之一,许多学生觉得数学枯燥乏味,难以理解。
然而,事实上,数学是一门极为重要的学科,不仅在科学领域扮演着重要角色,而且在其他学科中也起到了至关重要的作用。
在本文中,我们将探讨数学学习的跨学科应用——数学与其他学科的奇妙结合。
一. 数学与物理学的奇妙结合物理学是一门探究自然现象以及其规律的学科,而数学则为物理学提供了强大的工具和语言,使得物理学的理论能够更加严谨和精确。
物理学中的大量实验数据和现象往往需要通过数学模型来加以描述和解释,其中包括微积分、线性代数、偏微分方程等数学专业知识。
比如描述物体的运动轨迹常用的微积分中的导数和积分的概念,解决偏微分方程的问题,可以帮助我们理解电磁学、量子力学等领域的理论。
二. 数学与计算机科学的奇妙结合计算机科学是一个与日俱增的领域,而离不开的就是数学。
计算机科学中的算法、数据结构、逻辑等内容都依赖于数学推理和数学模型。
数学家们在计算机科学中的应用包括图论、离散数学、统计学等。
数据的处理、算法的设计以及计算机的安全性都会用到数学的方法。
此外,现代密码学的数学基础,比如RSA加密算法等,使得计算机网络的信息传输更加安全和可靠。
三. 数学与经济学的奇妙结合经济学作为一门研究资源分配和决策的学科,同样需要数学的支持来进行分析和计算。
微观经济学和宏观经济学中的最优化问题、边际效应分析、统计模型等都借鉴了数学的理论和方法。
数学提供了一种精确的分析工具,帮助经济学家更好地理解和预测经济现象,并制定相应的政策。
四. 数学与生物学的奇妙结合生物学是研究生命体的结构、功能和演化等的科学,而数学在生物学中也有着广泛的应用。
生物学家们借助数学模型和统计分析来研究复杂的生命现象,比如蛋白质结构、基因调控网络、种群动力学等。
生物数学领域的研究对于疾病预测、药物研发以及生物系统工程等方面有着重要的意义。
总结起来,数学学习的跨学科应用使得数学不再是一门单一的学科,而是与其他学科相互交融、相互渗透的。
探索数学之美了解数学与其他学科的关系探索数学之美:了解数学与其他学科的关系数学作为一门抽象而精确的学科,与其他学科存在紧密的关联与互动。
它不仅在纯粹数学领域内有深入探索,还在应用数学中与其他学科形成了千丝万缕的联系。
本文将探讨数学与几个主要学科的关系,揭示数学在科学研究和实践中扮演的重要角色。
1. 数学与物理学的契合数学与物理学在某种程度上可以说是孪生学科,它们之间的关系紧密且相互依赖。
物理学家借助数学的工具,如微积分和线性代数,来描述和解释自然现象和物理规律。
而数学家则通过物理问题的提出和解决,推动了数学理论的发展。
例如,微积分的诞生就是为了解决物体在不同时间和空间上的运动问题,而后又成为数学中的重要分支。
因此,数学与物理学的相互渗透使得我们能更好地理解自然界的运行规律。
2. 数学与计算机科学的结合计算机科学是现代技术的基石,而数学则是其理论基础。
图论、逻辑学和离散数学等数学分支在计算机科学中发挥着重要作用。
离散数学的概念和方法被广泛应用于算法设计、计算机网络和数据库等领域。
此外,数值计算和优化理论为计算机科学提供了强大的工具和算法。
因此,数学与计算机科学的结合,有效地推动了计算机技术的发展。
3. 数学在金融和经济学中的应用金融学和经济学需要处理大量的数据和复杂的模型。
数学在金融和经济学中扮演着重要角色,通过数学模型和统计分析来预测市场走势、优化投资组合和进行风险管理。
例如,随机过程和微分方程等数学工具被广泛应用于金融衍生品定价和风险评估中。
同时,数学的统计方法也被用于经济学中的数据分析和经济预测。
可以说,数学的应用为金融和经济领域提供了科学的方法和决策支持。
4. 数学与生物学的交叉生物学研究的对象是生命,而数学则提供了分析和模拟生物系统的工具。
生物数学的应用范围广泛,包括生物分子的模拟、遗传算法和计算神经科学等。
生物数学的模型可以帮助解释生物体内的复杂过程,如群体行为、生态系统动力学和遗传演化等。
浅析初中数学教学与其他学科的联系初中数学教师在教学过程中应该根据具体的教学内容,积极地引导学生去发现问题,从而使学生得出相关数学知识,提高学生的思维能力。
从学生的实际出发的材料都可作为学习内容,我们应充分利用教材,开创自由空间数学的研究对象是现实世界中的空间形式和数量关系。
数学不仅是一门科学,更是一个内容十分丰富的文化系统,蕴涵了大量的哲学、美学、文学、史学、经济学等知识。
初中数学文化教育的意义十分重大。
初中数学联系其他学科1初中数学与哲学“数学:辩证的辅助工具和表现形式”(恩格斯)。
初中数学中蕴涵着大量的辩证唯物主义因素,如数学来源于实践又反作用于实践的认识论,数学内容中普遍存在的运动变化、相互联系、相互转化的辩证法和方法论等。
在有理数的运算、分式、二次根式等有关内容中,可通过揭示加法与减法、乘法与除法、乘方与开方的对立、统一与相互转化,“负负得正”中蕴涵的否定之否定规律,对学生进行初步的辩证唯物主义思想教育。
从“数的开方”的引入和数的扩展过程可以看出,数学知识的产生和发展,是既来源于实践又应用、服务于实践并受实践检验的,事物内部的矛盾性是促进事物发展的动力。
在“一次函数的图像和性质”中渗透了运动、发展的思想,曲线与方程的数形结合更是矛盾转化的范例。
在直线和圆、圆与圆的位置关系、圆幂定理(相交弦定理、切割线定理)等内容中,通过运动、发展、普遍联系的观点,揭示了事物量变引起质变的质量互变规律。
通过辩证唯物主义观点的教育与渗透,引导学生探索相近知识间的内在联系,优化认知结构,把握数学中蕴涵的本质规律,可以使学生逐步形成解决问题的科学方法,增强他们认识世界和改造世界的能力,促进科学的世界观和方法论的形成。
2初中数学与美学罗素指出:“数学,如果正确地看,不但拥有真理,而且也具有高尚的美。
”数学美主要是指结构美和形式美,具体说来,主要有简洁美、对称美、统一美、和谐美、奇异美等。
通过初中数学教学,充分展示数学美,是对中学生进行美育教育,从而陶冶情操、锻炼性格、提高素质的重要手段。
数学学习与其他学科的关联性如何?数学作为基础学科,学习它对学生全面发展具有重要意义。
然而,传统的教学中往往割裂数学,忽视它与其他学科的紧密联系,导致学生无法将数学知识应用于实际问题,也无法真正理解数学的价值。
实际上,数学学习与其他学科存在着诸多关联,不仅能够促进学生对各学科的深入理解,更能够培养和训练学生的跨学科思维和解决问题的能力。
一、数学与自然科学的关联数学是自然科学的基础,在物理、化学、生物等学科中都有广泛的应用。
例如,物理中的力学公式、电磁学公式都依赖数学模型和计算;化学中的化学反应速率、平衡常数等概念也需要借助数学方法进行分析和计算;生物学中的遗传概率、种群数量增长等问题也需要应用数学模型进行研究。
通过学习数学,学生可以更好地理解自然科学中的规律和原理,并利用数学工具解决实际问题。
二、数学与人文社科的关联数学与人文社科看似关联不大,但实际上却有着密切的联系。
例如,历史学科中需要利用数学方法分析历史数据、建立历史模型,如人口增长、经济发展等;经济学科中需要运用数学方法进行数据分析、建立经济模型,例如市场分析、投资决策等;社会学学科中需要应用数学方法进行社会调查、分析社会现象,例如人口统计、社会流动等。
通过学习数学,学生可以提升数据分析能力、逻辑推理能力,更好地理解和分析社会现象。
三、数学与艺术的关联数学与艺术看似毫不相干,但实际上两者有着深刻的联系。
例如,建筑设计中需要应用几何知识,例如比例、对称、空间结构等;音乐创作中需要应用数学原理,例如音阶、节奏、和声等;绘画创作中也需要运用数学知识,例如焦点透视、构图等。
通过学习数学,学生可以培养审美能力,提升对艺术作品的理解和欣赏能力。
四、数学学习对跨学科思维的培养学习数学能够有效培养学生的跨学科思维。
数学强调逻辑推理、抽象思维和问题解决能力,这些能力可以应用于其他学科的学习,帮助学生更好地理解和解决跨学科问题。
例如,学生在学习物理时,可以运用数学知识建立物理模型,并利用数学方法进行计算和分析;在学习历史时,可以运用数学方法分析历史数据,并建立历史模型。
数学在其他学科中的应用分析
数学在其他学科中的应用
数学是一门极其精确的科学,它的数学表达式可以完美地阐述世界上一切真实物体与社会现象的关系,在很多方面都能得出令人感到惊讶的结果。
因此,它被广泛用于各个学科。
首先,数学在物理学中占有重要的地位。
物理学是数学的重要应用,数学方程可以表述出
各种物理现象,可以深入地研究动力学和物理学的定理。
物理学家可以通过求解数学方程,研究物质运动的规律,而且数学方法可以用于预测各种物理现象的发生及时期的计算等。
此外,数学在化学学中也是至关重要的:数学方程可以表述元素间的化学反应,用于量化
研究化学反应的参数,并利用其计算各种化学物质质量与运动量质的变化情况,以及求取
分子结构等。
而且,数学也可以用于研究复杂或未知的化学反应,从而发现新的化学反应
及其定律,以及探索化学的本质。
再者,数学还在其他学科中发挥了重要作用,比如生物学、动物学、气象学、测绘学、航
空学等。
在生物学方面,数学可以用于表述和研究生物体及其行为的特征及关系,而在测绘学中,也能应用数学原理和方法去测量和绘制地形图;在航空学中,数学可以用来模拟各种因素对飞机行为的影响,如气流、重力等,以及研究机械设计及其实现方法。
综上所述,数学贯穿了几乎所有学科,其在物理学、化学学、生物学、测绘学、航空学等中都发挥了重要作用。
数学可以用来表述社会现象和自然现象的关系,用来揭示其中的规
律性,用来量化运算各种复杂的运动状态,可谓数学创造了不可思议的智慧和价值。
浅谈数学课与其他学科的联系和整合作者:司咏梅来源:《小学教学参考(综合)》2011年第02期文化或学科知识的发展不是相互隔离、彼此封闭的,而是相互作用、彼此关联的。
正如数学课主要是让学生学数学,但绝不等于与其他知识毫无关系。
数学知识总是紧紧地依附在实际问题中,渗透在其他学科中,它与其他学科之间是相互开放、相互作用、彼此关联、密切配合的关系。
《数学课程标准》也明确提出:“数学不应是一门孤立的学科,应融入各学科组成的大知识之中,所以要关注数学与其他学科的综合,要让学生善于应用数学、会学数学和喜欢数学。
”作为一个优秀老师应特别重视知识创新,而新知识往往是各种知识的重新组合。
一、数学与语文的关系在新课程实施改革后,学生的识字能力和阅读能力大大提高,这就为数学教学做了很好的铺垫工作。
良好的理解力能帮助同学们读懂题意,提高分析解决问题的能力,处理好复杂抽象的问题。
相反,有些同学因为不认识字或不理解题意,扩大了问题的难度,加大了学习数学的困难。
数学教育的核心是解决问题。
数学教学应考虑把与其他学科相互配合的内容,提炼出来,配合其他学科教学。
在教学“观察物体”一课时,我引用了苏轼的诗《题西林壁》:“横看成岭侧成峰,远近高低各不同。
不识庐山真面目,只缘身在此山中。
”让同学们来分析:为什么同样一座山,作者看到的景色截然不同?让学生体会出观察的角度不同,就会得到不同的结果。
由语文知识迁移到数学知识,解决了数学课需要解决的问题,效果很好。
再如教学“百分数”时,很自然地联系到一些成语如:十拿九稳、十全十美、百发百中、百里挑一、大海捞针等,同学们都非常感兴趣,发言积极踊跃。
如此数学和语文知识点的结合,使学生掌握的知识更加完整、系统,学到的思维方法更加全面、严密,从而实现了课堂教学整体化。
二、数学与英语的联系随着英语课的普及,英语已逐步走进了每一个课堂。
两科间的相互结合性的学习,为学生创造了学习环境,使教学活动顺利完成。
比如“cm”的全称是“centimeter”,意思是“厘米”;“m”表示“meter”,意思是“米”;体积用“v”表示,英语是“volume”;高度用“h”表示,英语中是“hight”。
数学与其他学科的联系与应用数学作为一门科学,与其他学科之间存在着密切的联系与应用。
无论是自然科学领域还是社会科学领域,数学在各个学科中都发挥着重要的作用。
本文将从几个不同的角度探讨数学与其他学科的联系与应用。
一、数学与自然科学的联系与应用在自然科学领域,数学无疑扮演着航向灯塔的角色。
物理学、化学、生物学等学科都离不开数学的应用。
在物理学中,数学是理论建立的基础。
从牛顿的力学定律到爱因斯坦的相对论,数学模型的构建和解析都是不可或缺的。
例如,牛顿的万有引力定律通过数学公式描述了天体之间的相互作用,爱因斯坦通过复杂的数学方程阐述了引力场的性质。
在化学中,数学在化学方程式的推导和解析中发挥着重要作用。
例如,通过数学方程式可以揭示反应物与生成物之间的定量关系,计算化学反应中的物质的摩尔数、质量等。
在生物学中,数学被广泛应用于遗传学、生态学和生物统计学等方面。
基因遗传和进化理论中,数学模型解释了基因频率在群体中的变化。
生态系统中的捕食关系、种群动态等也可以通过数学方程式来描述和研究。
二、数学与社会科学的联系与应用除了自然科学领域,数学在社会科学领域也发挥着不可替代的作用。
经济学、心理学、社会学等学科中的许多理论和方法都依赖于数学。
在经济学中,数学模型被广泛应用于经济规律的分析和经济政策的制定。
供需关系、投资回报率、经济增长等问题都可以通过数学模型和方程组来描述和研究。
在心理学中,数学统计方法被应用于心理测量和实验设计中。
通过数学统计的手段,可以对心理测量结果进行分析,得出科学而可靠的结论。
在社会学中,数学模型可以用来描述人群中的行为模式和趋势。
例如,人口统计学中的人口增长模型、城市发展模型等,都依赖于数学的解析和计算。
三、数学与工程技术的联系与应用数学还与工程技术密切相关,并在工程技术领域发挥着重要的作用。
机械工程、电子工程、航空航天工程等领域中,数学是设计和分析的基础。
在机械工程中,数学模型广泛应用于力学、热力学等领域。
初中数学与其他学科有什么联系?初中数学与其他学科的紧密联系:构建学科交叉的学习体系初中数学作为基础学科,不仅在自身领域具有重要地位,更与其他学科有着关系复杂的联系,最终形成一个学科交叉的学习体系。
理解这些联系,可以促进学生更深入地理解数学知识,并将其运用于其他学科,提高学习效率和综合素质。
一、数学与物理的关联:物理学中,大量的概念和规律可以用数学公式和方程来表达,比如:运动学:速度、加速度、位移等概念,可以用数学函数和图像来具体解释,并应用数学计算来解决相关问题。
力学:力、力矩、功、能等概念,可以用向量和力学公式通过数学建模来解决力学问题。
热学:温度、热量、比热容等概念,可以用数学函数和图像来描述,并运用数学计算来解决热学问题。
数学为物理学提供了精确的语言和工具,帮助解释和解决物理问题。
同时,物理学中的问题也为数学学习提供了现实背景和应用场景,激发学生学习数学的兴趣和动力。
二、数学与化学的关联:化学中,许多定量分析和反应过程都需要数学工具和概念,例如:化学计量:化学方程式、摩尔质量、化学反应速率等概念,需要数学换算和分析才能理解和应用。
物质结构:原子结构、分子结构、晶体结构等都需要数学模型和计算方法来描述和解释。
化学反应:化学反应平衡、反应速率、反应焓变等都需要运用数学函数和图像来分析和预测。
数学为化学研究提供了一套严谨的工具和方法,推动了化学学科的精细化和定量分析化发展。
三、数学与生物的关联:生物学研究中,也要运用数学工具进行数据分析、模型构建和规律总结,比如:生物统计:生物实验数据分析、群体遗传学研究等都需要运用数学统计方法和概率论知识。
生物模型:生态系统、生物进化、细胞生长等都需要运用数学模型来模拟和预测。
生物信息学:基因序列分析、蛋白质结构预测等都需要借助数学算法和计算机技术进行分析。
数学为生物学研究提供了强大的分析工具和思维,促进了生物学研究的深入和发展。
四、数学与历史、地理、社会、经济的关联:除了自然科学,数学也与人文社会学科有着密切联系,例如:历史:时间序列分析、人口统计数据分析等都需要运用数学工具和方法。
数学学习中的数学学科与其他学科的融合在现代社会中,数学作为一门重要的学科,不仅仅存在于数学课堂中,还渗透到了各个领域。
数学学科与其他学科的融合既促进了数学学习的发展,也拓宽了其他学科的应用领域。
本文将探讨数学学科与其他学科的融合对数学学习的影响以及其在现实生活中的应用。
一、数学与物理学的融合数学与物理学是密切相关的学科,两者相互依存,相互推进。
物理学中广泛运用了数学的工具和方法,例如微积分、线性代数、概率论等等。
反之,数学也依靠物理学提供的实际问题来发展数学理论。
数学物理学的交叉研究,将数学的抽象概念与物理学中的实际问题结合起来,丰富了数学的内涵。
二、数学与计算机科学的融合计算机科学是一个迅速发展的学科,而数学是计算机科学的基础。
计算机科学中的算法设计、数据结构、数字逻辑等都与数学密切相关。
数学提供了计算机科学的理论基础,而计算机科学则为数学提供了数值计算、统计建模、模拟实验等新的研究方法。
数学学科与计算机科学的融合,不仅丰富了数学的应用领域,也加速了计算机科学的发展。
三、数学与经济学的融合经济学是研究资源配置和利益分配的学科,而数学为经济学提供了量化分析的工具。
经济学中的经济模型、最优化问题、统计分析等都需要运用到数学的方法。
同时,经济学中的实际问题也为数学提供了实际应用的场景。
数学学科与经济学的融合,不仅扩展了数学的应用领域,也使得经济学的研究更加科学和精确。
四、数学与生物学的融合生物学是研究生命现象和生命规律的学科,而数学为生物学提供了建模和分析的工具。
生物学中的遗传算法、生态模型、生物统计等都离不开数学的支持,而数学通过模型的建立和分析,也为生物学解决实际问题提供了方法。
数学学科与生物学的融合,丰富了数学的应用领域,同时也加深了对生物系统的理解。
五、数学与艺术的融合数学与艺术看似两个截然不同的领域,但实际上它们有着紧密的联系。
数学中的对称性、黄金分割、图形等概念与艺术中的对称美、黄金分割比例等相互呼应。
数学与其他学科的关系影响数学的世界是缤纷多彩的,是高深莫测的,是斗争的,发展的,是面向未来的。
当我们初次踏进数学王国之门时,便被其中每一个数字,每一种符号,每一样图形的魅力深深折服。
在科学技术飞速发展,百家争鸣的今天,数学在其他各个领域发挥着越来越不可缺少的作用。
因为有了数学这坚实的依靠,物理,化学,美术,天文学,生物学……得以高速进步,达到前所未有的高度。
物理学1.《流数简论》中以速度的形式引进了流数(微高)的概念,其中提出的微积分的基本问题如:已知物体的路程,求物体的速度问题。
已知物质运动的速度,求物体路程的问题2.牛顿的力学巨著《自然哲学的数学原理》运用微积分工具,严格地推导证明了包括开普勒行星运动三大定律、万有引力定律等在内的一系列结论,并且还将微积分应用于流体运动、声、光、潮汐、彗星乃至宇宙体系,充分显示了这一数学工具的威力。
3,椭圆、双曲线、抛物线这些圆锥曲线都有焦点,焦点也就是光线的聚集点,人们已经证明(可用导数方法证明),抛物线有一条重要性质:从焦点发出的光线,经过抛物线上的一点反射后,反射光线平行于抛物线的轴美术学1.列奥纳多▪达•芬奇有一句名言概括了他的艺术哲学思想:“欣赏我作品的人,没有一个不是数学家。
”他认为绘画是一门科学,和其他科学一样,其基础是数学。
米开朗琪罗、拉斐尔以及其他的许多艺术家都对数学有浓厚的兴趣,而且力图将数学应用于艺术。
2.画家们在发展聚焦透视体系的过程中,引入了新的几何思想,并促进了数学的一个全新方向的发展,这就是射影几何。
丢勒认为:“创作一幅画不应该信手涂抹,而应该根据数学原理构图3.射影几何集中表现了投影和截影的思想,这门”诞生于艺术的科学“,今天成了最美的数学分支之一地理学1. 里氏震级是由两位来自美国加州理工学院的地震学家里克特(Charles Francis Richter)和古登堡(Beno Gutenberg)于1935年提出的一种震级标度,是目前国际通用的地震震级标准。
试论数学与其他学科的联系课堂是学校教育工作的主要阵地,教学的关键在课堂。
课堂文化存在于课堂之内却又延伸于课堂之外。
今天的数学教育,不应该是奔着培养数学家的目的而去的,在未来高度发展的社会中,我们更需要的是具有良好数学素养的公民,将学生生涯的数学思维能够应用于所从事的各行各业,真正理解数学的文化品质,用数学去理解世界、改造世界的素质。
然而,更重要的是,学生应该多接触代表时代前沿的数学,与其他学科知识联系的数学,而不能画地为牢,在数学的这片天地中固守挣扎。
数学教学应该有“他山之石,可以攻玉”的姿态,跳出数学讲数学,适应未来开放的、跨学科、跨领域的新观念。
1. 数学与文学很多人认为数学是与文学对立的学科,数学需要理性,而文学需要感性;数学的一切都是确定的,而文学却可以任意发挥,它们之间似乎有道不可逾越的鸿沟。
但翻阅诗词仔细思考之后,我们发现两者并不是没有交集的。
我们就学过唐代诗人王之涣的一首著名诗词《登黄鹤楼》:白日依山尽,黄河入海流。
欲穷千里目。
更上一层楼。
诗的前两句以豪迈的大笔勾描了黄河和中条山的苍茫雄浑气势,而后两句表现出开阔的胸襟和放眼四望不断登攀的求索精神。
诗中所说的“千里”,泛指远处,是一种夸张的描写手法。
但我们今天不妨来设想一下,如果真要看见距离1000里(500km)之外的景物,那么,需要站在多高的楼上呢?为了解决这个问题,我们先建立几何模型。
如下图,BC为表示地面,则B 点到C点的球面距离为500km,O为地球中心,即使没有障碍物,人站在B点也是无法看C点的景物的,所以需要登高到A点处。
那么,当人的视线AC和BC相切时,AB即为楼的最小高度。
根据之前学的地理知识,我们知道地球的半径约为6370km,即OB= 6370km,而AB = OA-OB,则只需求出OA即可。
在直角三角形OCA当中,利用弧长和角度的关系,有所以,AB = OA-OB=6390-6370 = 20km。
这就是说至少登到20km的高度才能看到千里远的景物,这高度远远高于世界最高峰一珠穆朗玛峰的高度(8844.43 m),而黄鹤楼也只有6层高,最高不过几十米,远远无法看到千里之外的景物。
数学与其他科学的关系顾雄伟(法政学院法学112班 学号11050225)摘要:本文讲述的是数学与其他科学的关系。
众所周知,数学在学校里面是一门基础学科,在学术上是一门基础科学。
数学有着如此重要的地位,原因是数学贯穿了所有的自然科学,任何一自然科学的研究都不能脱离数学而自由存在。
数学作为一种方法,给自然科学的研究提供了途径;数学作为一种思维,为自然科学的深入发展带来可能。
所以,我将借助这次就会为大家展示一下数学与其他科学之间的具体联系。
关键词:数学 建模 物理 化学数学到底是什么?很多人曾经尝试过,但没有一个人成功的定义了数学,因为人们总是不能通过一个简单的定义就去包含数学这样一个包含了事物万象的学科。
人们普遍认为数学就是处理数字和图形,处理模式、关系与运算,涉及公理、证明、引理和定理的形式化程序。
这些只是数学展现在人们面前的表现形式。
人,是一种有着思想和智慧的动物,人脑也因其特有的可产生逻辑思维的特殊性而造就了数学。
也就是说,数学是一种思维,这种思维任何可思考的动物都有,只不过因人类的衍化,把数学提炼了出来,赋予了数学一种外在表现形式。
正因为这种思维的普遍性和特殊性,也就解释了为什么数学可其他科学的不可分割性。
本篇文章就是建立在这个认知基础上的具体讲述数学和物理与化学的联系。
物理?什么是物理?物体的道理即物理。
看到一个物体,然后研究这个物体的内外部基本结构、相互作用和物质最基本、最普遍的运动形式以及相互转化的共有规律,这就是物理学。
从这个定义可以看到,物理的存在就相当于为数学赋予了其客观性,简言之,物理是数学的衣服,物理的内部核心是数学。
因此,物理学的发展和进步都离不开数学。
什么是化学?你能相信一个杯子能喝掉一杯水吗?你能相信不同颜色的盐加入装有水玻璃的结晶皿中,水中就可以出现各种五颜六色的“珊瑚”吗?你能相信一杯溶液加一杯粉末放在一个杯子里就可以变出一块草莓蛋糕吗?你能想象两种透明的液体同时倒入一个高脚杯中,溶液在透明、蓝色、棕黄色之间来回迅速的转化,时而像雪碧,时而像啤酒吗?这就是化学。
可以说,化学研究的起点是现象,然后通过数学必要的内部解释而产生化学。
通过初步地对数学、物理和化学的漫谈,现在我具体说一下数学和物理、化学之间的联系。
一、数学和物理数学是囊括宇宙奥秘的基础学科,它是所有自然科,甚至是社会科学的工具,所有自然现象、社会现象都可以抽象、概括成一个数学模型,这就叫数学建模,这种方法在物理学研究中最为明显。
物理也是和数学关系最密切的学科,可以说,物理模型抽取概念就是数学:而数学如果赋予起物理概念、规律就变成了物理。
这个见证可以从以往的物理学家都是数学家看出。
因此,物理的研究一定要有坚实的数学建模能力基础。
列举如下:1、函数方法。
在数学中。
若是有两个变量,一本变量的改变,另一个变量按照一定的规律也进行变化,我们说这就是函数了。
这个函数思想可以在物理中体现出来。
例题如下: 例题一:水平面上放一个处于静止状态的物体,物体与水平面之间的动摩擦因数为μ=33,现对物体施加一恒力F,求F与水平面成多大角度时,物体的加速度最大? 解:设恒力F与水平面成θ时,物体的加速度a最大。
根据牛顿第二定律,得:ma F mg F =--)sin (cos θμθ 化简得:ma mg F =-++)sin(12ϕθμ )31(tan ==μϕ 所以根据求三角函数的最值性质得:当ϕ=60 时,即θ=30 时,物体的加速度a最大。
这道物理题目运用的三角函数的求最值原理,通过这个数学方法,相对于直接用物理方法,把题目简化了许多。
2、几何图形法几何图形在物理里面的运用十分常见,尤其是在电磁场、受力分析、光学等领域中,几何图形的运用是解题的必须方法,包括图形的建立、识别和计算,都是一种数学思维在物理里面的运用。
例题如下:例题二:如图一所示,将小球从距地面h的高台边缘以某速率v 0抛出。
求当抛射角θ多大时,小球 的落地水平位移最大?解:在这个斜抛运动中,初速度v 0、末速度v B 及速度变化量V ∆如图二所示构成矢量三角形,其中V ∆=gt (t表示物体运动的时间),令三角形面积为S ,得:S=θcos 210v gt 水平位移θcos 0t x v =,故: gx S 21= 又根据三角形面积公示,S 可表示成:gx S v v B 21)sin(210=+=αθ 故当90 =+αθ时,g gh g x v v v v x B m 20200+=== 由图可知:θ应满足ghv vv v o B o 20tan 2+==θ在这道题目中,运用的三角形的面积求法,三角函数的最值求法,最最关键的是明白初末速度与速度变化量之间的关系,画出图二所示的三角形,通过几何方法求解。
3、归纳法众所周知,在数学中有一种解题方法叫做归纳法,就是在面对一群庞大的数据群的时候,运用归纳的方法求解,具体可以表现为通过归纳法求数列的通项公式、求概率、数学归纳法等。
然后我们都知道,物理里面的重复性是物理问题的一个难点。
每一个周期的重复都会产生很多数据,直接面对这些数据将会无从着手,这个时候运用归纳的方法就可以将题目简化,达到事半功倍的效果。
例题如下:例题三:如图三所示,质量为m 的由绝缘材料做成的与质量为M 的金属球并排悬挂。
现将绝缘球拉至与竖直方向成60=θ的位置自由释放,下摆后在最低点处与金属球发生弹性碰撞。
再平衡位置附近存在垂直纸面的磁场。
由于已知磁场的阻尼作用,金属球将于再次碰撞前停在最低点处,求经过几次碰撞后绝缘球偏离竖直方向的最大角度小于45? 解:设在第n 次碰撞前绝缘球的速度为v n 1-,碰撞后绝缘球、金属球的速度分别为v n 、V n ,由于碰撞过程中动量守恒、碰撞前后动能相等,设速度向左为正,则:v V v n n n m M m-=-1 ① v V v n m n M n m 2222121121+=- ② 由 ①、②两式及m M 19=得:v v n n 1109-= ③ v V n n 1101-= ④ 第n 次碰撞后绝缘球的动能为:E v E n n n m 0281.021== ⑤ E 0为第一次碰撞前的动能,即初始能量。
绝缘球在θθ0=60 =与45 =θ处的势能之比为: 586.0)cos 1()cos 1(00=--=θθmgl mgl E E⑥ 根据⑤式,经n 次碰撞后, n nE E )81.0(0= ⑦容易得到:656.0)81.0(2= 531.0)81.0(3=因此,经过3次碰撞后,θ将小于 45。
这道题目的数据经过几次计算之后会显得十分麻烦,数字也十分庞大,容易出错。
但是经过使用数学的归纳方法之后,通过开始的几个过程利用数学归纳法写出通式,借助于此通式解决就非常简单了,简化了解题步骤,减少篇幅。
在物理大题中,尤其是反复的具有周期性的运动过程,数学归纳法是一个绝佳的方法,而这就需要我们有强大的数学建模能力,具有成熟的数学思维。
二、数学与化学在化学的世界里,事物的变化堪比任何一个学科。
如此纷繁的世界给了数学一个用武之地。
数学建模更是在化学里体现的淋漓尽致,不论是用数学方法在科技和生产领域解决哪类实际问题,还是与其它学科相结合形成交叉学科,首要的和关键的一步是建立研究对象的数学模型,并加以计算求解。
数学建模和计算机技术在知识经济时代的作用可谓是如虎添翼。
通过构建数学思维模型,把复杂的化学问题抽象为简洁的函数关系,空间模型等。
反映了数学这一基础学科在自然科学中的基本应用,是化学解题过程中一种重要的思维方法。
化学里的数学建模类型有商余法、数学归纳法、立体几何、换元法、待定系数法等。
下面我们做一些简单的介绍。
例题一:4CH 分子为正四面体结构,若4CH 中的H 原子能被Cl 、F 、Br 、I 四种卤原子取代,那么所得的卤代烃有多少种?A:68 B:69 C:70 D:71解析:这是一道有机题目,考察取代物的数量,通过题目的意思了解,不难发现,这是一体考数学里面的排列组合问题。
题目中的能被取代不等于全部被取代,所以应该有Cl 、F 、Br 、I 等五种原子可能存在于这个排列组合中。
根据化学反应原理,得到的取代种类有:4XA 、B XA 3、22B XA 、BC XA 2、XABCD 五种。
现在开始分类讨论。
1、4XA 型:4115=-C ;2、B XA 3:201415=C C (从五种元素中选出A,5种可能;剩下4种选出B,一共2045=⨯种);3、B A K 22:301025=-C (同2,但是选出的A 、B 互换位置是重复的,应该除以2)4、BC K A 2:302415=C C (五种元素中选出A ,五种可能,剩下四种选会重复BC ,所以同3,为234÷⨯;5、KABCD :545=C 。
所以答案是B 。
这道题目中其实从本质上来说是一道数学的排列组合的题目,考察的是知识点是定序问题消序的问题。
也就是说在第三第四的类型之中,卤元素的的效果是一样的,但是在前面算的时候视作不一样的效果来计算的,所以在最有一步中需要用除法来消掉这个“序”,这就是排列组合的定序问题消序法的应用,而这也是排列组合的重难点之一,也就是说没有强烈的数学功底,想要解出这道题目除了穷举就别无他法了。
所以,在化学中,尤其是在有机化学中,数学是一项非常重要的基本功,上面所说的排列组合是一个例子,还有立体几何的思想,在同分异构体,判断分子结构等方面的问题上有着根本性的作用。
当然有机中的取代问题也可以设计数列的问题,随着主链上碳原子的增加,可取代物的数量也呈有规律增长,这就是数列,求一个通项公式解决在任何一个数量的碳原子的前提下得到可取代物的总数。
以上仅仅是数学方法和数学建模在化学中的应用,其实更重要的是,虽然化学,和物理一样,同数学是俩俩不同类型的科学,但是为什么像上面提到过的一样,只有数学才被国家教育局定为从开始上学起就作为必修科目,因为数学本质是一中思维,在以后的学习中都有着举足轻重的作用,理科是如此,文科类亦如此。
虽说数学在每一门科学中都有着其不同大小的作用,但是,从科学的内部性质来说,物理和数学是最有相关性的,不管是物理学家和数学,还是物理和数学。
其实像一些更加具体的数学领域中,例如概率论中,像爱因斯坦这样的知名物理学家,甚至在数学家之前便开创了确定的新领域。
信息论和信息熵的思想以及它们在一般连续介质中的作用源自像斯基拉德这样的物理学家和工程师仙农,而不是来自纯粹的数学家。
然而数学家能够而且应当在物理学家和工程家之前完成这些事情。
还有“熵”是一个气的一个性质,描述的是气分布的混乱度,最早是热力学里面的一个专业术语,后来被用于物理对象,也就是说其意义被扩大至描述所有物体的混乱度。