“对称性”在高中物理力学问题中的应用研究

摘 要： 一直以来，在高中物理学习过程中，力学问题是物理学习中的重点和难点，同时是考查学生物理学习的要点之一。在本次研究过程中，将主要以高中力学问题为讨论基础，同时结合相关教材或实际案例，着重分析“对称性”是如何处理高中物理力学问题的，以便学生较好地掌握相关知识学习，凸显“对称性”解决问题的实用性。

关键词： 高中物理 “对称性” 力学问题 应用

当前，对教育的重视程度越来越高，特别是在新课程改革的大形势下，对于高中物理的学习考察不仅注重学生的学习能力，更注重学生的实际操作能力，因此，除了亟待提高学生的学习成绩之外，还需提高学生综合能力。在高中物理学习过程中，力学问题是其中重点，绝大部分高中生在学习过程中普遍感到吃力。“对称性”作为当前解决物理力学问题较为行之有效的方法，可以将原本复杂的物理问题简单化，让学生在较短时间内快速解题，提高学习效率。下面结合具体物理力学知识进行分析。

一、通过“对称性”解决抛物运动问题

在抛物运动问题的处理过程中，需要注意以下几点，首先，抛物运动具有一定的初速度，当物体的初速度方向为竖直向上时，则为竖直上抛运动，当物体的初速度为竖直向下时，则为竖直下抛运动，这是抛物运动中较为特殊的两种;此外，在整个抛物运动过程中，只受重力的影响，包括竖直上抛运动、竖直下抛运动、平抛运动及斜抛运动。由于抛物运动向来是物理曲线运动中的难重点，在学习过程中，教师往往通过两种直线运动相结合等形式教授学生，而对于斜抛运动的轨迹来说，我们可以将其比做关于过运动最高点的竖直直线对称的两种平抛运动的轨迹构成的运动。

举例来说：

（1）怎样保证小球的运动是平抛运动？固定斜槽时要注意什么？

（2）描轨迹的坐标轴是怎样画出来的？原点怎样定？y轴怎样画出来？x轴怎样画出来？

（3）轨迹上的点是怎样描出来的？平抛物体的轨迹曲线是怎样描出来的？

解答：

（1）使斜槽末端的切线方向水平。让它的末端伸出桌面外，调节斜槽末端，使其切线方向水平。

（2）以斜槽末端作为平抛运动的起点O，在白纸上标出O位置，过O点用重锤线作Y轴，垂直Y轴作X轴。

（3）让小球每次都从斜槽上适当同一位置静止滚下，移动笔尖在白纸上的位置，当笔尖恰好与小球正碰时，在白纸上依次记下这些点的位置。

在上述物理题目当中，涉及的都是抛物问题，在解决这类题目的时候，我们可以通过作辅助线等形式，将物体的运动形式看成一条完整的抛物线，然后利用“对称性”进行解答，问题便显得简单多了。所以说，在具体教学过程中，教师要努力培养学生转变问题的能力，将复杂的问题简单化，去掉问题当中的干扰因素，培养学生解题能力。

二、通过“对称性”解决物体质量分布不对称问题

对称分布平衡的物体是高中物理中常见的问题之一，多种情况下，均要求求解物体的几何中心，如果碰到类似情况，我们需要知道对于质量分布均匀、形状对称分布的物体而言重心即为几何中心，这是众多物理问题当中较为简单的一种。但是，对于质量分布均匀但几何形状不对称的物体在求重心位置时，上述方法显然不适用，然而，我们可以利用割与补相结合的方法转化为对称问题解决。

举例来说，球体铁球，假设铁球的质量均匀分布。其中，沿着铁球的中心将这个铁球分成质量均匀的两半，请问，分开后的两个半个部分的重力大小应该是怎么样的？

对于这个问题，首先需要明确的是重力的大小其实就是确定被锯开的两部分的中心位置，也就是铁球中心位置，此外，再结合对称性进行相关处理，可以将复杂的问题简单化。

三、通过“对称性”解决特殊碰撞类问题

碰撞类问题可以利用对称性解决，当前，高中物理中碰撞类问题通常为弹性碰撞或非弹性碰撞两种，但是，在物理综合评价过程中，通常是综合考察两种碰撞问题。值得注意的是，在弹性碰撞问题当中，须牢记物体能量守恒及机械能守恒的规律。此外，特殊的弹性碰撞问题是弹性碰撞问题中的一种，通常情况下是一个质量较大的物体与一个质量较小的物体发生弹性碰撞，求解在这个碰撞过程中的入射角或反弹角度等。因此，我们可以通过“对称性”对题干进行灵活处理，可以利用抛物运动的对称性，对类似于上述的碰撞问题简单化，以节省解题时间，提高解题效率。

四、结语

“对称性”普遍存在于我们的生活当中，体现事物的对称美和事物共存的和谐，在各类物理力学问题中，正是由于“对称性”的存在，不同类型的问题可以通过补充、辅助作图等形式，使问题符合对称性，使原本复杂的问题简单化，易懂化。高中物理教师需要积极发散学生思维，引导学生通过不同方法解题，提高学生分析问题和解决问题的能力。

参考文献：

[1]单海华.探析“对称性”在高中物理力学问题中的效用[J].中学物理，2014，14（21）：82-83.

[2]袁福昌.浅析高中物理力学问题中的对称性[J].好家长，2014，29（48）：140-141.