曹雅芳

自然界中很多事物都具有對稱的特征。研究對稱性，能更好地認(rèn)識事物的物理性質(zhì)，理解其所遵循的物理規(guī)律，利用對稱性可以簡化物理問題，找到簡捷解決問題的途徑。學(xué)會利用對稱性分析問題、解決問題，應(yīng)該作為物理教學(xué)的要求。

1.對稱性在力學(xué)受力分析中的應(yīng)用

所以，不用去求解方程式，直接分析系統(tǒng)的對稱性，就可以簡單找到結(jié)果。

2.對稱性在運(yùn)動學(xué)中的應(yīng)用

在運(yùn)動學(xué)中，常常要研究物體的上拋運(yùn)動問題。假如有一個豎直上拋運(yùn)動的物體，如圖2所示，到達(dá)最高點(diǎn)的最后一秒內(nèi)的高度是它上行到最大高度的1/5，求它上升的最大高度。

對于這個問題，如果用通常的方法，用豎直上拋的運(yùn)動方程規(guī)律列出多個方程，然后解聯(lián)立方程組，則顯得較麻煩?，F(xiàn)在，用對稱性方法，先對這種上拋運(yùn)動作一個簡單分析。物體的上拋運(yùn)動，在時間的反演變換下就變成了一個自由落體運(yùn)動。由運(yùn)動的對稱性可知物體作豎直上拋運(yùn)動到達(dá)最大高度前的最后一秒鐘上升的高度，正好就是物體作自由落體時最初一秒鐘內(nèi)落下的高度。因此，立即就可以得到物體最大高度為

這樣就使問題大為簡化。

3.對稱性在電路中的應(yīng)用

若三個不等值電阻并聯(lián)，如圖3：

圖3 圖4

若電路連接是兩電阻并聯(lián)后與第三個電阻串聯(lián)，則三個電阻對電路的影響并不是對稱的，兩電阻互換，結(jié)果中體現(xiàn)出不對稱性，在原因中尋找不對稱性，原來這些電阻的阻值不同，兩電阻互換不是等價互換，讓學(xué)生進(jìn)一步體會對稱互換的等價性。

4.對稱性在靜電場中的應(yīng)用

如圖5所示，帶電量為+g的點(diǎn)電荷與均勻帶電薄板相距為2d，點(diǎn)電荷到帶電薄板的垂線通過板的幾何中心。若圖中a點(diǎn)處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度為零，根據(jù)對稱性，帶電薄板在圖中b點(diǎn)處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小為多少，方向如何？（靜電力恒量為k）

對稱性存在于物理學(xué)的基本規(guī)律中，在研究許多物理問題時，從對稱性或構(gòu)造對稱性的角度考察一個物理過程，能夠深入到物理問題的本質(zhì)。物理學(xué)處處體現(xiàn)了對稱性，對物理規(guī)律的理解應(yīng)該以對稱性為基石，對未知物理規(guī)律的探索也應(yīng)該以對稱性為向?qū)В瑢陀^實(shí)際的思考也應(yīng)該以對稱性為本，這樣才能使人類對物理問題理解得更深更透，利用對稱性解決問題，往往不需要復(fù)雜的計算過程，只要用對稱性分析，就能概括出物理問題的核心，有效解決物理問題，對稱性是探索物理問題的一種極為有效的方法。

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