高中物理力學問題中對稱性的應用研究

杜世濤

【內容摘要】相比較初中基礎物理，高中物理更偏向于理解，而且難度非常大。一直以來，在高中物理學習過程中常常被力學問題所困擾，這是教師的教學重點，也是學生的學習難點，同時也是考察學生物理知識的要點。本文主要通過借助研究高中物理力學問題，重點分析高中物理“對稱性”是怎么解決高中物理力學問題的，提出相關的建議，方便學生更好的學習。

【關鍵詞】高中物理 對稱性 力學問題 應用

隨著新課程改革的不斷深入，教育的側重點不再是考察學生的學習能力，而是偏向于學生的實踐應用能力。因此，在高中物理教學過程中教師不能再將提高學生的學習成績作為重點，除此之外，應該通過物理學習提高學生的全面發展。在高中物理學習中，力學問題成為最普遍的難題，給學生帶來很大的負擔。“對稱性”的應用很好的解決了這一問題，將原本非常復雜的問題簡單化處理，讓學生能夠有效的吸收，快速解決問題，提高學生的學習效率，提高了課堂的教學質量。

一、什么是對稱性

對稱性是物理學中含義最深刻的概念，所謂的對稱性就是指在進行某種操作后的不變形。對稱性是人類在觀察和研究的過程中反映出來的一種觀念，大體上我們可以將對稱性理解成一種物體運動，使這個運動在一定的條件下不會發生任何變化，通過觀察我們不難發現，在物體的運動過程中呈現出各式各樣的對稱性。從物理學的角度分析，存在著某個具體事物的對稱性，還有物理定律的對稱性。簡單來講，物理定律的對稱性就是不變性。直觀意義上來講就是鏡子中的自己出了左右不同之外其他地方完全相同。

二、應用“對稱性”解決高中物理力學問題的重要意義

在素質教育的大背景下，各學科對于高中教學的目標已經不再是以提高學生的學習成績為主，而是將重點教學任務轉移到提高學生的綜合能力、促進學生全面發展。在高中物理教學過程中，力學問題不僅是教師教學的難點，同樣也是高中物理考試的側重點，在高考中占據著非常重要的地位，教師在教學過程中應該將物理教學的側重點轉移到解決物理問題的方法上，而不是解決例題，應該教會學生解決力學問題的辦法。根據調查顯示，在高中物理教學中滲透“對稱性”能夠很好地解決高中物理的難點，能夠提高學生的學習效率，提高學生解決問題的能力。

另外，“對稱性”并不是適用于解決所有的物理問題，學生在遇到物理問題時應該先考慮是否能夠使用“對稱性”的解題技巧進行解答，學生能夠充分掌握對稱性解題方法的思路，潛移默化的培養學生的思維方式，鍛煉學生發現問題、解決問題的能力。在很大程度上，“對稱性”的解題技巧能夠將復雜的問題簡單化，教師在教學過程中應該推廣使用“對稱性”的解題方法，讓學生清楚的意識到“對稱性”解題方法帶來的便利，提升學生物理學習的效率和質量。

三、“對稱性”解題方法處理質量分布不均的問題

在高中物理學習中，經常會有質量分布不均的題型出現，這就是力學問題中常常遇見的，解決這一問題必須考慮兩個問題：一是物體受到的外力作用，二是力和轉動軸的距離，如果不能夠即使考慮到這兩個問題，物體的質量就會分布不均。另外，學生應該考慮到在物體處于中心位置時，物體的形狀是否對稱，以及質量的分布情況。學生如果能夠考慮到這些問題，那么問題就會很容易被解決，但是如果是不對稱物體，那么就要根據有效信息解決物體的中心位置，需要借助相應的辦法將問題轉移到對稱性中，來進行解答。不難發現，利用傳統的解題思路會在很大程度上浪費時間，而且復雜的解題過程會很容易造成錯誤的出現，如果利用“對稱性”解題方法處理質量分布不均的問題，就會將復雜的內容簡單化，提高解題的效率，達到準確的解題結果。

四、“對稱性”解題方法處理拋物運動的問題

在高中物理力學問題教學過程中，其教學難點就是拋物運動。其實拋物運動就是兩條不同方向的直線運動：一是水平方向的勻速直線運動，二是豎直方向的均加速運動。對于一般的物體運動力學問題，主要是針對解決平拋問題，但是斜拋問題也能夠通過一定的方法轉換為平拋問題。所以說，在處理拋物運動問題時，教師可以引導學生將拋物運動問題轉換成平拋問題，再利用“對稱性”的解題技巧進行答疑解惑。

五、“對稱性”解決方法處理特殊碰撞類的問題

在高中物理的學習過程中，學生還會遇到碰撞類的題型，可分為兩種：一種是彈性碰撞題型，一種是非彈性碰撞題型。其考察的重點就是對質量守恒定律以及機械守恒定律的應用，通過質量守恒定律和機械守恒定律解答問題。

結語

在高中物理教學過程中，傳統的教學模式已經無法適應社會的發展，無法為社會培養全面發展的人才，在核心素質和新課改的背景下，引導學生利用對稱性的解題技巧，打破傳統的教學方式，解放學生的思想，指導學生從對稱性的角度去思考問題、發現問題以及解決問題，將復雜的問題簡單化，不僅提高了課堂的教學質量和效率，同樣有利于培養學生的創新能力，這也是衡量是否達到素質教育的重要標準。加強學生的創新能力，提高學生的綜合素質，是教育工作者最關鍵的任務。因此，教師應該加強引導學生利用對稱性的解題技巧完成高中物理學科的教學任務，從而實現真正意義上的素質教育。

【參考文獻】

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（作者單位：甘肅省靖遠縣第四中學）