“對稱性”在高中物理力學問題中的意義探究

唐德漢 蔡坤

【摘 要】在高中物理的教學過程中，力學部分是整個物理教學的重點和難點，并且在高考的所有題目當中，力學方面的題目也相對來說占有很大的一部分。為了幫助學生應對高考題目，需要對物理力學問題進行著重講述。在物理力學的教學過程中運用對稱性的教學方法，能夠獲得比較好的教學效果。本篇文章主要是采用對稱性的方法在高中物理力學問題的教學中進行探究，從而實現物理力學的高效性教學。

【關鍵詞】對稱性；物理力學；意義

對于使用對稱性的方法來解決物理力學問題，在物理教學方面起到了良好的作用，提高了學生在物理力學方面的解題效率，使學生能夠快速、輕松地解答力學方面的問題，并且還能夠提高學生的學習興趣，從而使得物理教學的效果全面提升。

一、“對稱性”在高中物理力學問題中的重要意義

隨著新課標教學要求的改革和素質教學政策的全面實施，各個學科的教學目的都是在全面落實教學內容的基礎上，提升學生的綜合素養。在物理課程的教學過程中，力學部分是教學的重點和難點，并且在高考的物理考試總占有很大的比例。所以，物理教師應該注重講解解題方法而不是例題，這樣才能使得學生的解題效率明顯提升。另外，有相關的研究報道稱，將對稱性的解題方法引進到物理力學的教學過程中，能夠明顯提高學生的解題效率。

另外，學生通過使用對稱性的解題技巧進行物理力學方面的問題解答時，應該提前思考是否能夠應用該方法進行解答，并了解對稱性解題方法的有效性和可行性，從而在無形當中不僅能培養了學生物理思維，還能夠培養學生發現問題、解決問題和分析問題的能力。教師在教學過程中適當引進對稱性的教學思維，讓學生逐漸認識到使用對稱性解題方法所帶來的簡便，從此激發了學生使用對稱性方法解決物理力學方面問題的積極性，最終提升了學生學習物理的效率和解題的效率。

二、“對稱性”解題方法處理質量分布不均的問題

在高中物理力學問題的解答過程中，經常會遇到質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，物體的質量就會分布不均衡。另外，學生應該認識到在找尋物體的重心位置時，應該考慮到物理的形狀是否對稱，并且其質量分布是否均勻，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、切割的方法將其轉化為對稱性的解答進行思考。由此可以看出，若是一味地使用傳統方法來進行解題，這樣不僅僅會浪費大量的時間，而且繁瑣的解題過程還會增加出錯的概率，若是將其轉化成對稱性的問題來進行解答，這樣鬢是題目變得簡單明了，還能夠是學生在最短的時間內得出計算結果。

例如在進行圓臺的重力問題的解答時，由于圓臺的重心很難準確確定，所以利用對稱性的問題將數學知識和物理知識進行結合，然后將其分割為形狀規則的幾部分，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動的問題

在高中物理的教學過程中，力學運動中拋體運動是教學的重點和難點之一。通過對拋體運動的觀察可以發現，拋體運動可以說是由兩條不同方向的直線運動構成的，包括水平方向的勻速運動和豎直方向的勻加速運動。一般情況下，物理運動力學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為豎直線的平拋運動的對稱結合。所以，在物理力學過程中解答拋體問題時，教師可以指導學生將整體看作是一個平拋運動，然后在根據平拋運動的規律進行解題。在整個解題過程中，對稱性的解題方法起到了至關重要的作用。

例如在進行電容器中粒子運動的問題解答時，就可以將其看做是類平拋運動，然后使用類平拋運動的規律進行求解，從而應用這種對稱性的關系，將復雜的問題簡單化，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

高中物理的教學過程中經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，在彈性碰撞的過程中都遵循質量守恒定律和機械守恒定律，這樣就可以通過動能定理方面的知識進行解答。然而，對于另一種形式的碰撞，例如一個小質量的物體和大質量的物體之間進行碰撞，小質量的物體發生彈射，在碰撞過程中的就會有這樣的對稱關系，就是入射角和反彈角相對應，通過這樣的方式來處理特殊碰撞類的問題時，就會變得簡單靈活。

對于特殊的碰撞類問題來說，若是直接根據小球的運動軌跡進行問題的解答，就會使用非常繁瑣的數學公式，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解題失誤，將對稱性的解題方法將其轉化為單純的平拋運動，使得問題更加簡單明了，從而學生能夠更高效地進行問題解答。

五、結束語

綜上所述，本篇文章主要是對在高中物理的教學過程中，應用對稱性的解題方法使得物理力學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用在質量分布不均、拋體運動、特殊碰撞類等物理力學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，從而提升學生的解題效率和解題質量，讓學生在面對高考題目時，能夠充滿信心。

【參考文獻】

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