“對(duì)稱性”在高中物理力學(xué)問(wèn)題中的意義探究

唐德漢 蔡坤

【摘 要】在高中物理的教學(xué)過(guò)程中，力學(xué)部分是整個(gè)物理教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，并且在高考的所有題目當(dāng)中，力學(xué)方面的題目也相對(duì)來(lái)說(shuō)占有很大的一部分。為了幫助學(xué)生應(yīng)對(duì)高考題目，需要對(duì)物理力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行著重講述。在物理力學(xué)的教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用對(duì)稱性的教學(xué)方法，能夠獲得比較好的教學(xué)效果。本篇文章主要是采用對(duì)稱性的方法在高中物理力學(xué)問(wèn)題的教學(xué)中進(jìn)行探究，從而實(shí)現(xiàn)物理力學(xué)的高效性教學(xué)。

【關(guān)鍵詞】對(duì)稱性；物理力學(xué)；意義

對(duì)于使用對(duì)稱性的方法來(lái)解決物理力學(xué)問(wèn)題，在物理教學(xué)方面起到了良好的作用，提高了學(xué)生在物理力學(xué)方面的解題效率，使學(xué)生能夠快速、輕松地解答力學(xué)方面的問(wèn)題，并且還能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而使得物理教學(xué)的效果全面提升。

一、“對(duì)稱性”在高中物理力學(xué)問(wèn)題中的重要意義

隨著新課標(biāo)教學(xué)要求的改革和素質(zhì)教學(xué)政策的全面實(shí)施，各個(gè)學(xué)科的教學(xué)目的都是在全面落實(shí)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。在物理課程的教學(xué)過(guò)程中，力學(xué)部分是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，并且在高考的物理考試總占有很大的比例。所以，物理教師應(yīng)該注重講解解題方法而不是例題，這樣才能使得學(xué)生的解題效率明顯提升。另外，有相關(guān)的研究報(bào)道稱，將對(duì)稱性的解題方法引進(jìn)到物理力學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，能夠明顯提高學(xué)生的解題效率。

另外，學(xué)生通過(guò)使用對(duì)稱性的解題技巧進(jìn)行物理力學(xué)方面的問(wèn)題解答時(shí)，應(yīng)該提前思考是否能夠應(yīng)用該方法進(jìn)行解答，并了解對(duì)稱性解題方法的有效性和可行性，從而在無(wú)形當(dāng)中不僅能培養(yǎng)了學(xué)生物理思維，還能夠培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題和分析問(wèn)題的能力。教師在教學(xué)過(guò)程中適當(dāng)引進(jìn)對(duì)稱性的教學(xué)思維，讓學(xué)生逐漸認(rèn)識(shí)到使用對(duì)稱性解題方法所帶來(lái)的簡(jiǎn)便，從此激發(fā)了學(xué)生使用對(duì)稱性方法解決物理力學(xué)方面問(wèn)題的積極性，最終提升了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的效率和解題的效率。

二、“對(duì)稱性”解題方法處理質(zhì)量分布不均的問(wèn)題

在高中物理力學(xué)問(wèn)題的解答過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到質(zhì)量分布不對(duì)稱的物體受到外力的問(wèn)題，但是解決這樣的問(wèn)題需要滿足物理受到的外力或者是力矩對(duì)稱的條件，若是沒(méi)有這樣的條件，物體的質(zhì)量就會(huì)分布不均衡。另外，學(xué)生應(yīng)該認(rèn)識(shí)到在找尋物體的重心位置時(shí)，應(yīng)該考慮到物理的形狀是否對(duì)稱，并且其質(zhì)量分布是否均勻，若是滿足以上的條件，那么其重心就是幾何中心，若是物體具有規(guī)則的幾何外形但是具有不對(duì)稱的形狀，那么要想求解他的重心位置的話，就需要借助互補(bǔ)、切割的方法將其轉(zhuǎn)化為對(duì)稱性的解答進(jìn)行思考。由此可以看出，若是一味地使用傳統(tǒng)方法來(lái)進(jìn)行解題，這樣不僅僅會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間，而且繁瑣的解題過(guò)程還會(huì)增加出錯(cuò)的概率，若是將其轉(zhuǎn)化成對(duì)稱性的問(wèn)題來(lái)進(jìn)行解答，這樣鬢是題目變得簡(jiǎn)單明了，還能夠是學(xué)生在最短的時(shí)間內(nèi)得出計(jì)算結(jié)果。

例如在進(jìn)行圓臺(tái)的重力問(wèn)題的解答時(shí)，由于圓臺(tái)的重心很難準(zhǔn)確確定，所以利用對(duì)稱性的問(wèn)題將數(shù)學(xué)知識(shí)和物理知識(shí)進(jìn)行結(jié)合，然后將其分割為形狀規(guī)則的幾部分，這樣就會(huì)使問(wèn)題更加簡(jiǎn)單化。

三、“對(duì)稱性”解題方法處理拋體運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題

在高中物理的教學(xué)過(guò)程中，力學(xué)運(yùn)動(dòng)中拋體運(yùn)動(dòng)是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。通過(guò)對(duì)拋體運(yùn)動(dòng)的觀察可以發(fā)現(xiàn)，拋體運(yùn)動(dòng)可以說(shuō)是由兩條不同方向的直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的，包括水平方向的勻速運(yùn)動(dòng)和豎直方向的勻加速運(yùn)動(dòng)。一般情況下，物理運(yùn)動(dòng)力學(xué)中主要解決的是平拋問(wèn)題，對(duì)于斜拋問(wèn)題來(lái)說(shuō)，其也可以分解成為兩個(gè)以最高點(diǎn)為豎直線的平拋運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱結(jié)合。所以，在物理力學(xué)過(guò)程中解答拋體問(wèn)題時(shí)，教師可以指導(dǎo)學(xué)生將整體看作是一個(gè)平拋運(yùn)動(dòng)，然后在根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行解題。在整個(gè)解題過(guò)程中，對(duì)稱性的解題方法起到了至關(guān)重要的作用。

例如在進(jìn)行電容器中粒子運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題解答時(shí)，就可以將其看做是類平拋運(yùn)動(dòng)，然后使用類平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行求解，從而應(yīng)用這種對(duì)稱性的關(guān)系，將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，有助于問(wèn)題的快速解決。

四、“對(duì)稱性”解題方法處理特殊碰撞類的問(wèn)題

高中物理的教學(xué)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到的一種問(wèn)題就是碰撞類的題目，一般包括彈性碰撞和非彈性碰撞。一般這種類型題目的考察都是選擇兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，在彈性碰撞的過(guò)程中都遵循質(zhì)量守恒定律和機(jī)械守恒定律，這樣就可以通過(guò)動(dòng)能定理方面的知識(shí)進(jìn)行解答。然而，對(duì)于另一種形式的碰撞，例如一個(gè)小質(zhì)量的物體和大質(zhì)量的物體之間進(jìn)行碰撞，小質(zhì)量的物體發(fā)生彈射，在碰撞過(guò)程中的就會(huì)有這樣的對(duì)稱關(guān)系，就是入射角和反彈角相對(duì)應(yīng)，通過(guò)這樣的方式來(lái)處理特殊碰撞類的問(wèn)題時(shí)，就會(huì)變得簡(jiǎn)單靈活。

對(duì)于特殊的碰撞類問(wèn)題來(lái)說(shuō)，若是直接根據(jù)小球的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行問(wèn)題的解答，就會(huì)使用非常繁瑣的數(shù)學(xué)公式，這樣不僅增加了解題的難度，還是得在解題過(guò)程中更容易出現(xiàn)解題失誤，將對(duì)稱性的解題方法將其轉(zhuǎn)化為單純的平拋運(yùn)動(dòng)，使得問(wèn)題更加簡(jiǎn)單明了，從而學(xué)生能夠更高效地進(jìn)行問(wèn)題解答。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本篇文章主要是對(duì)在高中物理的教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)用對(duì)稱性的解題方法使得物理力學(xué)問(wèn)題的分析變得更加簡(jiǎn)單明了。并且例舉了將對(duì)稱性的解題方法應(yīng)用在質(zhì)量分布不均、拋體運(yùn)動(dòng)、特殊碰撞類等物理力學(xué)方面的問(wèn)題解答過(guò)程中，從而使得一些物理難題能夠被輕松解決，從而提升學(xué)生的解題效率和解題質(zhì)量，讓學(xué)生在面對(duì)高考題目時(shí)，能夠充滿信心。

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