“對稱性”在高中物理力學(xué)問題中的意義探究

唐德漢 蔡坤

【摘 要】在高中物理的教學(xué)過程中，力學(xué)部分是整個物理教學(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)方面的題目也相對來說占有很大的一部分。為了幫助學(xué)生應(yīng)對高考題目，需要對物理力學(xué)問題進(jìn)行著重講述。在物理力學(xué)的教學(xué)過程中運(yùn)用對稱性的教學(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稱性的方法在高中物理力學(xué)問題的教學(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】對稱性；物理力學(xué)；意義

對于使用對稱性的方法來解決物理力學(xué)問題，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、“對稱性”在高中物理力學(xué)問題中的重要意義

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，將對稱性的解題方法引進(jìn)到物理力學(xué)的教學(xué)過程中，能夠明顯提高學(xué)生的解題效率。

另外，學(xué)生通過使用對稱性的解題技巧進(jìn)行物理力學(xué)方面的問題解答時(shí)，應(yīng)該提前思考是否能夠應(yīng)用該方法進(jìn)行解答，并了解對稱性解題方法的有效性和可行性，從而在無形當(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)問題、解決問題和分析問題的能力。教師在教學(xué)過程中適當(dāng)引進(jìn)對稱性的教學(xué)思維，讓學(xué)生逐漸認(rèn)識到使用對稱性解題方法所帶來的簡便，從此激發(fā)了學(xué)生使用對稱性方法解決物理力學(xué)方面問題的積極性，最終提升了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的效率和解題的效率。

二、“對稱性”解題方法處理質(zhì)量分布不均的問題

在高中物理力學(xué)問題的解答過程中，經(jīng)常會遇到質(zhì)量分布不對稱的物體受到外力的問題，但是解決這樣的問題需要滿足物理受到的外力或者是力矩對稱的條件，若是沒有這樣的條件，物體的質(zhì)量就會分布不均衡。另外，學(xué)生應(yīng)該認(rèn)識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)方法來進(jìn)行解題，這樣不僅僅會浪費(fèi)大量的時(shí)間，而且繁瑣的解題過程還會增加出錯的概率，若是將其轉(zhuǎn)化成對稱性的問題來進(jìn)行解答，這樣鬢是題目變得簡單明了，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)行圓臺的重力問題的解答時(shí)，由于圓臺的重心很難準(zhǔn)確確定，所以利用對稱性的問題將數(shù)學(xué)知識和物理知識進(jìn)行結(jié)合，然后將其分割為形狀規(guī)則的幾部分，這樣就會使問題更加簡單化。

三、“對稱性”解題方法處理拋體運(yùn)動的問題

在高中物理的教學(xué)過程中，力學(xué)運(yùn)動中拋體運(yùn)動是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。通過對拋體運(yùn)動的觀察可以發(fā)現(xiàn)，拋體運(yùn)動可以說是由兩條不同方向的直線運(yùn)動構(gòu)成的，包括水平方向的勻速運(yùn)動和豎直方向的勻加速運(yùn)動。一般情況下，物理運(yùn)動力學(xué)中主要解決的是平拋問題，對于斜拋問題來說，其也可以分解成為兩個以最高點(diǎn)為豎直線的平拋運(yùn)動的對稱結(jié)合。所以，在物理力學(xué)過程中解答拋體問題時(shí)，教師可以指導(dǎo)學(xué)生將整體看作是一個平拋運(yùn)動，然后在根據(jù)平拋運(yùn)動的規(guī)律進(jìn)行解題。在整個解題過程中，對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)動的問題解答時(shí)，就可以將其看做是類平拋運(yùn)動，然后使用類平拋運(yùn)動的規(guī)律進(jìn)行求解，從而應(yīng)用這種對稱性的關(guān)系，將復(fù)雜的問題簡單化，有助于問題的快速解決。

四、“對稱性”解題方法處理特殊碰撞類的問題

高中物理的教學(xué)過程中經(jīng)常會遇到的一種問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物體組成的系統(tǒng)，在彈性碰撞的過程中都遵循質(zhì)量守恒定律和機(jī)械守恒定律，這樣就可以通過動能定理方面的知識進(jìn)行解答。然而，對于另一種形式的碰撞，例如一個小質(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，在碰撞過程中的就會有這樣的對稱關(guān)系，就是入射角和反彈角相對應(yīng)，通過這樣的方式來處理特殊碰撞類的問題時(shí)，就會變得簡單靈活。

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

五、結(jié)束語

綜上所述，本篇文章主要是對在高中物理的教學(xué)過程中，應(yīng)用對稱性的解題方法使得物理力學(xué)問題的分析變得更加簡單明了。并且例舉了將對稱性的解題方法應(yīng)用在質(zhì)量分布不均、拋體運(yùn)動、特殊碰撞類等物理力學(xué)方面的問題解答過程中，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)生在面對高考題目時(shí)，能夠充滿信心。

【參考文獻(xiàn)】

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