探析“對稱性”在高中物理力學問題中的效用

遼寧省大連市莊河市高級中學(116400)

陳雨萌●

探析“對稱性”在高中物理力學問題中的效用

遼寧省大連市莊河市高級中學(116400)

陳雨萌●

無論是增強學生物理成績，還是為以后從事建筑相關工作，有效的解決高中物理力學問題都是非常重要的.而要想有效的解決高中物理力學問題，需要借助于“對稱性”.那么，如何將“對稱性”有效的應用于高中物理力學問題解答之中呢？本文將從分析對稱性在高中物理力學問題中的重要意義展開，就對稱性在高中物理力學問題中的有效應用進行分析與探討，希望對于有效解決物理力學問題有所幫助.

對稱性；高中物理；力學問題

關于力學知識點，既是高中物理學科的教學難點，也是考試不可或缺的考查重點.無論是出于增強學生高考實力還是為從事建筑方面工作的考慮，認真而專注的學習力學知識，有效的、準確的解答高中物理力學問題都是非常重要的.但是，要想真正意義上解決高中物理力學問題，需要借助“對稱性”，如此可以給學生以啟發，使學生有思路去解答物理力學問題，如物理質量分布不均勻的問題、拋體跑題運動問題、特殊類碰撞問題等，提升高中學生的物理知識水平.

一、對稱性在高中物理力學問題中的重要意義

物理學原理和規律是之對稱性發展而發現的，在高中物理力學問題解答的過程中合理的運用“對稱性”是非常有意義的.具體來說，即：

1.新課改環境下解決問題的有效途徑

從學生角度來講，在新課標背景下良好的開展高中物理教學，應當改變以往所應用的教學方法，運用先進的、有效的教學方法來教授物理知識，增強物理教學的趣味性、有效性.基于此，在高中物理力學問題解答中有效的應用“對稱性”，可以輔助學生有效的解答問題，與此同時可以使學生學習對稱性的解題方法，如此學生可以利用此方法解答此類的力學問題，這對于提高學生解題能力有很大幫助.由此看來，對稱性的有效應用，可以使學生探索到新的解決問題的途徑.

2.提高高中物理力學問題教與學的效率

為了實現這一目的，“對稱性”有效的應用于物理力學問題之中是非常必要的.因為利用“對稱性”來解答物理力學問題，可以使學生掌握對稱性解題思路與方法，如此學生在解決大量物理力學問題中，可以巧妙的應用對稱性技巧，進而有效地、快速地解題.

3.提高學生解決問題的綜合能力

對稱性思維在很多學科中都得到廣泛應用，這充分說明了對稱性思維的形成，利于提高學生解決問題的綜合能力.在學生形成對稱性思維的情況下，解決力學問題，把握已知提示，舉一反三，進而合理的分析問題，解決問題.

二、對稱性在高中物理力學問題中的有效應用

基于以上內容的分析，可以確定對稱性有效應用于高中物理力學問題解答中，對于獲得準確的問題答案有很大作用.那么，如何在高中物理力學問題中有效應用對稱性呢？筆者提出以下問題，就對稱性的具體應用予以說明.

1.解答物體質量分布不均勻問題

在高中物理力學知識中，對稱分布的無力對象的力學研究是比較簡單的，但是，在高中物理或建筑物理問題之中，面對的物理總是不滿足對稱性的.此種情況下要想有效的解決物理問題，就需要運用到“對稱性”思維，即將物體不對稱問題轉化為對稱問題，如此可以簡化問題，以便學生有效的解決物理力學問題.例如，在求解重心位置問題上，所提出的問題通常是物體質量分布不均勻，如何確定物體的重心？對此，學生應當以“對稱性”思維為準，將物體不對稱的部分切割或補充，如此可以轉化為對稱物體的力學問題求解，那么學生將很容易解答問題.

2.解答拋體運動問題

利用對稱性除了能夠有效解決物體質量不均勻問題之外，還能夠有效的解答拋體運動問題.拋體運動一般分為平拋運動和斜拋運動.相對來說，平拋運動比較簡單；斜拋運動比較復雜.為了考察學生力學知識掌握情況，往往提出斜拋運動問題.其實，從對稱性思維角度來分析，斜拋運動可以簡化為兩個平拋運動的直線對稱，它們基于最高點呈豎直狀態，再利用力學運動規律，即可有效求解.

例：在平行板電容器中存在豎直向下的勻強電場F，質量為m，電量為+q,重力不計的粒子，從A點拋出，初速為v0，方向與水平方向的夾角為θ斜向上運動(如圖)，那么，粒子在離極板高度為h的O1與O2，之間運動的時間?

解析 對稱性思維角度來分析，斜拋運動可以簡化為兩個平拋運動的直線對稱，再利用力學運動規律，即可有效求解.

即：假定H為最大高度，O為最高點.

無論是出于增強學生高考實力還是為從事建筑方面工作的考慮，認真而專注的學習力學知識，有效的、準確的解答高中物理力學問題都是非常重要的.但是，要想真正意義上解決高中物理力學問題，需要借助“對稱性”，也就是使學生形成對稱性思維，掌握對稱性解題技巧與方法，如此學生能夠在解決力學問題時，把握已知提示，舉一反三，獨立分析問題，思考問題，解決問題.

[1] 單海華.探析“對稱性”在高中物理力學問題中的效用[J].中學物理(高中版),2014,32(11):82-83.

[2] 余愛華.“對稱性”在高中物理力學問題中的效用探討[J].新課程·中學,2015(9):19-19,21.

[3] 許必平.高中物理力學問題的『對稱性』效用分析[J].新課程·中學,2015(12):57.

[4] 宋曉軒.對稱性在高中物理力學問題中的效用探究[J].科教導刊-電子版(下旬),2016(5):50.

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