“对称性”在高中物理力学问题中的意义探究

唐德汉 蔡坤

【摘 要】在高中物理的教学过程中，力学部分是整个物理教学的重点和难点，并且在高考的所有题目当中，力学方面的题目也相对来说占有很大的一部分。为了帮助学生应对高考题目，需要对物理力学问题进行着重讲述。在物理力学的教学过程中运用对称性的教学方法，能够获得比较好的教学效果。本篇文章主要是采用对称性的方法在高中物理力学问题的教学中进行探究，从而实现物理力学的高效性教学。

【关键词】对称性；物理力学；意义

对于使用对称性的方法来解决物理力学问题，在物理教学方面起到了良好的作用，提高了学生在物理力学方面的解题效率，使学生能够快速、轻松地解答力学方面的问题，并且还能够提高学生的学习兴趣，从而使得物理教学的效果全面提升。

一、“对称性”在高中物理力学问题中的重要意义

随着新课标教学要求的改革和素质教学政策的全面实施，各个学科的教学目的都是在全面落实教学内容的基础上，提升学生的综合素养。在物理课程的教学过程中，力学部分是教学的重点和难点，并且在高考的物理考试总占有很大的比例。所以，物理教师应该注重讲解解题方法而不是例题，这样才能使得学生的解题效率明显提升。另外，有相关的研究报道称，将对称性的解题方法引进到物理力学的教学过程中，能够明显提高学生的解题效率。

另外，学生通过使用对称性的解题技巧进行物理力学方面的问题解答时，应该提前思考是否能够应用该方法进行解答，并了解对称性解题方法的有效性和可行性，从而在无形当中不仅能培养了学生物理思维，还能够培养学生发现问题、解决问题和分析问题的能力。教师在教学过程中适当引进对称性的教学思维，让学生逐渐认识到使用对称性解题方法所带来的简便，从此激发了学生使用对称性方法解决物理力学方面问题的积极性，最终提升了学生学习物理的效率和解题的效率。

二、“对称性”解题方法处理质量分布不均的问题

在高中物理力学问题的解答过程中，经常会遇到质量分布不对称的物体受到外力的问题，但是解决这样的问题需要满足物理受到的外力或者是力矩对称的条件，若是没有这样的条件，物体的质量就会分布不均衡。另外，学生应该认识到在找寻物体的重心位置时，应该考虑到物理的形状是否对称，并且其质量分布是否均匀，若是满足以上的条件，那么其重心就是几何中心，若是物体具有规则的几何外形但是具有不对称的形状，那么要想求解他的重心位置的话，就需要借助互补、切割的方法将其转化为对称性的解答进行思考。由此可以看出，若是一味地使用传统方法来进行解题，这样不仅仅会浪费大量的时间，而且繁琐的解题过程还会增加出错的概率，若是将其转化成对称性的问题来进行解答，这样鬓是题目变得简单明了，还能够是学生在最短的时间内得出计算结果。

例如在进行圆台的重力问题的解答时，由于圆台的重心很难准确确定，所以利用对称性的问题将数学知识和物理知识进行结合，然后将其分割为形状规则的几部分，这样就会使问题更加简单化。

三、“对称性”解题方法处理抛体运动的问题

在高中物理的教学过程中，力学运动中抛体运动是教学的重点和难点之一。通过对抛体运动的观察可以发现，抛体运动可以说是由两条不同方向的直线运动构成的，包括水平方向的匀速运动和竖直方向的匀加速运动。一般情况下，物理运动力学中主要解决的是平抛问题，对于斜抛问题来说，其也可以分解成为两个以最高点为竖直线的平抛运动的对称结合。所以，在物理力学过程中解答抛体问题时，教师可以指导学生将整体看作是一个平抛运动，然后在根据平抛运动的规律进行解题。在整个解题过程中，对称性的解题方法起到了至关重要的作用。

例如在进行电容器中粒子运动的问题解答时，就可以将其看做是类平抛运动，然后使用类平抛运动的规律进行求解，从而应用这种对称性的关系，将复杂的问题简单化，有助于问题的快速解决。

四、“对称性”解题方法处理特殊碰撞类的问题

高中物理的教学过程中经常会遇到的一种问题就是碰撞类的题目，一般包括弹性碰撞和非弹性碰撞。一般这种类型题目的考察都是选择两个物体组成的系统，在弹性碰撞的过程中都遵循质量守恒定律和机械守恒定律，这样就可以通过动能定理方面的知识进行解答。然而，对于另一种形式的碰撞，例如一个小质量的物体和大质量的物体之间进行碰撞，小质量的物体发生弹射，在碰撞过程中的就会有这样的对称关系，就是入射角和反弹角相对应，通过这样的方式来处理特殊碰撞类的问题时，就会变得简单灵活。

对于特殊的碰撞类问题来说，若是直接根据小球的运动轨迹进行问题的解答，就会使用非常繁琐的数学公式，这样不仅增加了解题的难度，还是得在解题过程中更容易出现解题失误，将对称性的解题方法将其转化为单纯的平抛运动，使得问题更加简单明了，从而学生能够更高效地进行问题解答。

五、结束语

综上所述，本篇文章主要是对在高中物理的教学过程中，应用对称性的解题方法使得物理力学问题的分析变得更加简单明了。并且例举了将对称性的解题方法应用在质量分布不均、抛体运动、特殊碰撞类等物理力学方面的问题解答过程中，从而使得一些物理难题能够被轻松解决，从而提升学生的解题效率和解题质量，让学生在面对高考题目时，能够充满信心。

【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.《中学物理（高中版）》，2014年11期

[2]张卓.对称性在高中物理力学问题中的应用.《中学生数理化（教与学）》，2015年7期

[3]余爱华.“对称性”在高中物理力学问题中的效用探讨.《新课程·中学》，2015年9期

[4]许必平.高中物理力学问题的『对称性』效用分析.《新课程·中学》，2015年12期