淺談“對稱性”在高中物理力學問題中的應用

紀艷

（黑龍江省拜泉縣第四中學，黑龍江齊齊哈爾 164700）

隨著新課程改革的不斷推進，新的教學方法和教學模式不斷被提出，主要目的還是提高教學的質量。“對稱性”在高中物理力學問題中有很大的應用價值，對于解決高中物理力學問題有很大的幫助。新時期，高中物理教學要改變傳統單一的教學模式，尊重學生主體地位，注重培養學生多種思維能力，促進學生更好的發展。“對稱性”不僅可以簡化物理題目，降低難度，還可以培養學生靈活的思維能力。

1 “對稱性”在高中物理力學問題中的應用

1.1 對稱性在高中物理力學物體質量問題中的合理使用

在高中物理力學關于物體質量的教學中，經常會遇到“確定物體重心”的問題。如果所要確定重心的物體質量和密度均勻，形狀規則，那么物體的重心基本上都可以直接確定為在物體的中心。如歸沒有“質量、密度均勻，形狀規則”這個前提條件的話，就算物體的密度一定，形狀不規則或者不對稱的物體的重心不可能與物體的幾何中心重合。在這種情況下，“對稱性”就會成為解決問題的關鍵方法。

比如，這樣一道題目，將一根質量分布均勻的圓形鐵棒一分為二，分成兩根長短粗細完全一樣的圓形鐵棒，求這兩個圓形鐵棒的重力。想要求圓形鐵棒的重力，就必須要確定兩根圓形鐵棒的重心的位置。學生在這個階段的知識可能不足以支撐他們找出圓形鐵棒的重心。這就要求教師引導學生仔細地反復閱讀題干，根據題干要求畫出圖形，利用“對稱性”的原則，切割填補，使所研究的對象變成可以利用“對稱性”解決的，在很大的程度上，可以降低題目的難度，提高學生解題的速度和解題的準確性。

1.2 對稱性在高中物理力學特殊碰撞問題中的合理運用

高中物理力學問題中關于碰撞的解釋是兩個物體或粒子在極端的時間內發生相互作用。依據物體能量轉移的方式，可以將物體或者粒子的碰撞分成彈性碰撞和非彈性碰撞這兩種。前者在碰撞前后動能不發生變化，不會發生能量的轉換。后者在發生之后，部分的動能會轉換成其他能量形式，動能不守恒。

例如，有一個直角光滑的墻壁, 把一個彈性小球在墻壁x、水平面高度h的點a上進行操作, 將小球以一定的初速度拋出，小球在與墻壁發生短暫的碰撞后，掉在距離墻壁的2x水平面b點, 根據以上的條件求出小球初始速度是多少?在解答這道題目的時候，學生必須先要將仔細地閱讀和分析題目，在審題的過程中，抓住題干中重點的信息。具有彈性的小球與墻壁發生了碰撞，如果我們從小球的實際運行軌跡切入，這道題目就會變得復雜，容易出現錯誤，解題花費的時間變長。因此，教師可以引導學生利用“對稱性”來解決這道特殊碰撞問題。將小球與墻壁的碰撞看作是簡單的平拋運動，將小球實際的運行軌跡計算為a-b，根據“對稱性”求得對稱性運動軌跡為a- b '，這就能極大地降低解題的難度，提高解題的速度和準確率。

1.3 對稱性在高中物理力學拋體運動問題的合理使用

高中物理中的拋體運動是指將一個物體向上拋出，只考慮拋出過程中物體重力的因素，其他的物體運動的因素忽略不計。拋體運動可以分為豎直上拋運動等三大類型, 豎直上拋運動過程中,被拋出的物體運動軌跡會呈現出較強的對稱性,如豎直上拋運動中,物體初始速度與落地速度是相同的,同時,物體上拋和下降所花費的時間也是相同的。在解決高中物理力學問題中的拋體運動問題的時候，學生學習起來會比較困難，教師要教給學生運用“對稱性”來解決問題，不僅可以降低題目的難度，還能夠培養學生靈活的階梯思路和解決方法。

例如，在理想條件下，將一個藍色小球以20m / min 的速度豎直上拋，小球在豎直上拋的過程中收到的空氣阻力等因素可以忽略不計，求出藍色小球運動到最高點需要花費的時間。學生要打破固有的解題思路，跳出思維定式。列方程式雖然也能解出題目，但是解題的步驟繁瑣，容易出錯。利用“對稱性”就可以很好地降低題目的難度。

2 結語

在高中物理的教學中，學生解決物理題目的時候，需要打破思維定式，培養靈活的思維模式。“對稱性”在解決高中物理力學問題時是非常有效的，簡化題目，降低難度，能夠提高解題的速度和解題的準確率。“對稱性”在高中物理的教學中具有十分重要的地位，需要教師不斷加強學生對“對稱性”這一解題方法的訓練和應用。