探析“對稱性”在高中物理力學(xué)問題中的效用

遼寧省大連市莊河市高級中學(xué)(116400)

陳雨萌●

探析“對稱性”在高中物理力學(xué)問題中的效用

遼寧省大連市莊河市高級中學(xué)(116400)

陳雨萌●

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

對稱性；高中物理；力學(xué)問題

關(guān)于力學(xué)知識點(diǎn)，既是高中物理學(xué)科的教學(xué)難點(diǎn)，也是考試不可或缺的考查重點(diǎn).無論是出于增強(qiáng)學(xué)生高考實(shí)力還是為從事建筑方面工作的考慮，認(rèn)真而專注的學(xué)習(xí)力學(xué)知識，有效的、準(zhǔn)確的解答高中物理力學(xué)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(xué)問題，需要借助“對稱性”，如此可以給學(xué)生以啟發(fā)，使學(xué)生有思路去解答物理力學(xué)問題，如物理質(zhì)量分布不均勻的問題、拋體跑題運(yùn)動(dòng)問題、特殊類碰撞問題等，提升高中學(xué)生的物理知識水平.

一、對稱性在高中物理力學(xué)問題中的重要意義

物理學(xué)原理和規(guī)律是之對稱性發(fā)展而發(fā)現(xiàn)的，在高中物理力學(xué)問題解答的過程中合理的運(yùn)用“對稱性”是非常有意義的.具體來說，即：

1.新課改環(huán)境下解決問題的有效途徑

從學(xué)生角度來講，在新課標(biāo)背景下良好的開展高中物理教學(xué)，應(yīng)當(dāng)改變以往所應(yīng)用的教學(xué)方法，運(yùn)用先進(jìn)的、有效的教學(xué)方法來教授物理知識，增強(qiáng)物理教學(xué)的趣味性、有效性.基于此，在高中物理力學(xué)問題解答中有效的應(yīng)用“對稱性”，可以輔助學(xué)生有效的解答問題，與此同時(shí)可以使學(xué)生學(xué)習(xí)對稱性的解題方法，如此學(xué)生可以利用此方法解答此類的力學(xué)問題，這對于提高學(xué)生解題能力有很大幫助.由此看來，對稱性的有效應(yīng)用，可以使學(xué)生探索到新的解決問題的途徑.

2.提高高中物理力學(xué)問題教與學(xué)的效率

為了實(shí)現(xiàn)這一目的，“對稱性”有效的應(yīng)用于物理力學(xué)問題之中是非常必要的.因?yàn)槔谩皩ΨQ性”來解答物理力學(xué)問題，可以使學(xué)生掌握對稱性解題思路與方法，如此學(xué)生在解決大量物理力學(xué)問題中，可以巧妙的應(yīng)用對稱性技巧，進(jìn)而有效地、快速地解題.

3.提高學(xué)生解決問題的綜合能力

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

二、對稱性在高中物理力學(xué)問題中的有效應(yīng)用

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

1.解答物體質(zhì)量分布不均勻問題

在高中物理力學(xué)知識中，對稱分布的無力對象的力學(xué)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(yùn)用到“對稱性”思維，即將物體不對稱問題轉(zhuǎn)化為對稱問題，如此可以簡化問題，以便學(xué)生有效的解決物理力學(xué)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(zhì)量分布不均勻，如何確定物體的重心？對此，學(xué)生應(yīng)當(dāng)以“對稱性”思維為準(zhǔn)，將物體不對稱的部分切割或補(bǔ)充，如此可以轉(zhuǎn)化為對稱物體的力學(xué)問題求解，那么學(xué)生將很容易解答問題.

2.解答拋體運(yùn)動(dòng)問題

利用對稱性除了能夠有效解決物體質(zhì)量不均勻問題之外，還能夠有效的解答拋體運(yùn)動(dòng)問題.拋體運(yùn)動(dòng)一般分為平拋運(yùn)動(dòng)和斜拋運(yùn)動(dòng).相對來說，平拋運(yùn)動(dòng)比較簡單；斜拋運(yùn)動(dòng)比較復(fù)雜.為了考察學(xué)生力學(xué)知識掌握情況，往往提出斜拋運(yùn)動(dòng)問題.其實(shí)，從對稱性思維角度來分析，斜拋運(yùn)動(dòng)可以簡化為兩個(gè)平拋運(yùn)動(dòng)的直線對稱，它們基于最高點(diǎn)呈豎直狀態(tài)，再利用力學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)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(qiáng)電場F，質(zhì)量為m，電量為+q,重力不計(jì)的粒子，從A點(diǎn)拋出，初速為v0，方向與水平方向的夾角為θ斜向上運(yùn)動(dòng)(如圖)，那么，粒子在離極板高度為h的O1與O2，之間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間?

解析 對稱性思維角度來分析，斜拋運(yùn)動(dòng)可以簡化為兩個(gè)平拋運(yùn)動(dòng)的直線對稱，再利用力學(xué)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即可有效求解.

即：假定H為最大高度，O為最高點(diǎn).

無論是出于增強(qiáng)學(xué)生高考實(shí)力還是為從事建筑方面工作的考慮，認(rèn)真而專注的學(xué)習(xí)力學(xué)知識，有效的、準(zhǔn)確的解答高中物理力學(xué)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(xué)問題，需要借助“對稱性”，也就是使學(xué)生形成對稱性思維，掌握對稱性解題技巧與方法，如此學(xué)生能夠在解決力學(xué)問題時(shí)，把握已知提示，舉一反三，獨(dú)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(xué)問題中的效用[J].中學(xué)物理(高中版),2014,32(11):82-83.

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

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

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

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