熊斌

摘 要：在高中教育階段，物理是一門非常關(guān)鍵的學(xué)科，學(xué)習(xí)物理知識(shí)的時(shí)候要抓住其中的重難點(diǎn)深入研究，這樣才能在學(xué)習(xí)過程中減少學(xué)習(xí)障礙。物理力學(xué)是高中物理知識(shí)的關(guān)鍵組成部分，加強(qiáng)分析物理力學(xué)中的對(duì)稱性有助于幫助學(xué)生在物理學(xué)方面奠定扎實(shí)基礎(chǔ)，也是學(xué)習(xí)物理的必要過程。良好運(yùn)用對(duì)稱性了解物理，可以簡(jiǎn)化學(xué)生學(xué)習(xí)思維，將復(fù)雜知識(shí)點(diǎn)簡(jiǎn)單化，增強(qiáng)學(xué)生的邏輯思維能力。

關(guān)鍵詞：高中物理;力學(xué)問題;對(duì)稱性

人們的生活各方面都能涉及到物理知識(shí)，社會(huì)的經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展帶動(dòng)了物理的進(jìn)一步應(yīng)用，人們也越加重視對(duì)物理方面的教育，高中物理的學(xué)習(xí)方向主要在物理力學(xué)、牛頓定律以及曲線運(yùn)動(dòng)方面。雖然每項(xiàng)物理定律相互間看起來沒有絲毫關(guān)聯(lián)，但是在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中，卻是處于一種相輔相成的關(guān)系，每一項(xiàng)物理學(xué)問題必然有另一項(xiàng)物理定律參加論證，而對(duì)稱性是現(xiàn)代物理學(xué)中最為重要的一個(gè)概念。

1、對(duì)稱性在力學(xué)物體質(zhì)量問題中的有效應(yīng)用

對(duì)稱性在自然界中是一種廣泛存在的現(xiàn)象，特別是在物理學(xué)中，是最為重要的一個(gè)概念。對(duì)稱性的階梯辦法包括：鏡像法、割補(bǔ)法、直接求解法、無限網(wǎng)絡(luò)對(duì)稱法等，巧妙使用對(duì)稱性的原理來解決物理問題，可以達(dá)到化難為易、化繁為簡(jiǎn)的效果。以物體力學(xué)角度來講，物體種類多樣，同時(shí)存在質(zhì)量分布均勻但形狀不對(duì)稱的物體，也存在質(zhì)量分布均勻而形狀也比較規(guī)則的物體。面對(duì)這類問題，我們就可以運(yùn)用對(duì)稱性知識(shí)來解析，簡(jiǎn)化問題實(shí)質(zhì)，保障問題解決結(jié)果。比如：現(xiàn)有一質(zhì)量分布均勻的方形木塊，沿著木塊中心并垂直在木塊的中軸線上鋸開，然后比較鋸開的兩部分木塊的重力大小。面對(duì)這一問題，我們可以明顯得知，兩部分木塊的重心位置是這個(gè)問題的根本，若直接確定兩者的重心位置，那么得到的結(jié)果準(zhǔn)確性就很小，可能性也比較小，因?yàn)橹苯哟_定兩個(gè)圓臺(tái)的重心位置是非常困難的。由此，為了解決這個(gè)問題，我們可以先依據(jù)題型將圖形畫出來，然后利用割補(bǔ)的方式將題型轉(zhuǎn)化為對(duì)稱性問題，再由對(duì)稱性的基礎(chǔ)原理解決問題。以上例子屬于規(guī)則對(duì)稱圖形，比較容易解疑，若該物體屬于不規(guī)則、不對(duì)稱圖形，那么即使該物體密度不變，該物體的幾何中心和重心也不可能重疊，要根據(jù)對(duì)稱性的原理來逐步計(jì)算，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中要學(xué)會(huì)清楚的區(qū)分。

2、對(duì)稱性在力學(xué)特殊碰撞問題中的有效應(yīng)用

在物理學(xué)中，不同物體或者粒子以不同狀態(tài)和速度產(chǎn)生極短的相互作用力就可被稱為物理碰撞，物理碰撞會(huì)產(chǎn)生能量的轉(zhuǎn)移。根據(jù)物理學(xué)的物體能量轉(zhuǎn)移相關(guān)定律，不同物體的相互碰撞導(dǎo)致的能量轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)可被系統(tǒng)的劃分為彈性碰撞和非彈性碰撞兩種類型。

彈性碰撞主要是指：碰撞物體在碰撞之前和碰撞之后，物體的動(dòng)能沒有出現(xiàn)絲毫變化，也就是說發(fā)生碰撞的物體內(nèi)部動(dòng)能沒有轉(zhuǎn)換為熱能或其他形式的能量，這是彈性碰撞的必要條件。而非彈性碰撞與彈性碰撞則存在著很大的差異性。對(duì)于非彈性碰撞來講，就是碰撞的物體內(nèi)部的能量發(fā)生了很大的變化，大多數(shù)情況下，發(fā)生非彈性碰撞的物體內(nèi)部的動(dòng)能會(huì)減少，這批減少的動(dòng)能會(huì)轉(zhuǎn)化為其他的能量，從而導(dǎo)致碰撞物體內(nèi)部的能量總數(shù)發(fā)生改變。除此兩者之外，還存在一種發(fā)生幾率非常小的比較特殊的碰撞類型，如果學(xué)生根據(jù)小球的運(yùn)動(dòng)軌跡來尋找問題的答案，則會(huì)在無形之中增加問題的解答難度。如果學(xué)生運(yùn)用對(duì)稱性的相關(guān)知識(shí)來解決這類問題，那么則會(huì)大大降低問題的解答難度。

如：在水平方向有一個(gè)比較有彈性的黃色小球被拋向前方光滑平整的墻面，小球被拋出位置o與水平面的實(shí)際距離是h，與墻壁之間的距離是s，黃色小球與墻面碰撞發(fā)生在一瞬間，黃色小球在碰到墻面的剎那內(nèi)部動(dòng)能并沒有發(fā)生改變，而碰撞發(fā)生后，黃色小球掉落在了距離墻面有2s遠(yuǎn)的位置上，若要求解黃色小球被拋出時(shí)的原始速度時(shí)選擇按照黃色小球的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡來計(jì)算是非常復(fù)雜的，無形中增加了解答時(shí)間。而換個(gè)角度來推算，選擇利用對(duì)稱性的原理來將這個(gè)問題轉(zhuǎn)為平拋運(yùn)動(dòng)，已知碰撞事件過短，而小球的動(dòng)能在與墻體碰撞前后又沒有變化，就可以將黃色小球從被拋出直到落地的這一過程歸納為物體連續(xù)性的自由落體運(yùn)動(dòng)，再據(jù)相關(guān)的計(jì)算公式就可得出小球被拋出時(shí)的速度。

3、對(duì)稱性在高中物理學(xué)拋體運(yùn)動(dòng)中的合理使用

對(duì)于高中物理來說，拋體運(yùn)動(dòng)這一模塊的學(xué)習(xí)一直是教學(xué)中的難點(diǎn)之一，拋體運(yùn)動(dòng)可以依據(jù)初期速度方向分成豎直運(yùn)動(dòng)、下拋運(yùn)動(dòng)和斜拋運(yùn)動(dòng)。平拋運(yùn)動(dòng)是我們最熟悉的運(yùn)動(dòng)類型，像體育運(yùn)動(dòng)中的擲鉛球就屬于平拋運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于斜拋運(yùn)動(dòng)，我們可以看作是運(yùn)動(dòng)最高點(diǎn)的豎直直線對(duì)稱的兩種平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)。

結(jié)束語：物理知識(shí)與我們的生活息息相關(guān)，物理知識(shí)的學(xué)習(xí)也是十分關(guān)鍵的。力學(xué)知識(shí)是高中物理知識(shí)結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵組成部分，在對(duì)這一模塊的知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)的時(shí)候，我們要合理的運(yùn)用對(duì)稱性知識(shí)，將復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化。

參考文獻(xiàn)

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[2]張卓.對(duì)稱性在高中物理力學(xué)問題中的應(yīng)用[J].中學(xué)生數(shù)理化（教與學(xué)），2015（7）：16-16.