淺談“對稱性”在高中物理力學(xué)問題中的應(yīng)用

紀(jì)艷

（黑龍江省拜泉縣第四中學(xué)，黑龍江齊齊哈爾 164700）

隨著新課程改革的不斷推進，新的教學(xué)方法和教學(xué)模式不斷被提出，主要目的還是提高教學(xué)的質(zhì)量?！皩ΨQ性”在高中物理力學(xué)問題中有很大的應(yīng)用價值，對于解決高中物理力學(xué)問題有很大的幫助。新時期，高中物理教學(xué)要改變傳統(tǒng)單一的教學(xué)模式，尊重學(xué)生主體地位，注重培養(yǎng)學(xué)生多種思維能力，促進學(xué)生更好的發(fā)展?！皩ΨQ性”不僅可以簡化物理題目，降低難度，還可以培養(yǎng)學(xué)生靈活的思維能力。

1 “對稱性”在高中物理力學(xué)問題中的應(yīng)用

1.1 對稱性在高中物理力學(xué)物體質(zhì)量問題中的合理使用

在高中物理力學(xué)關(guān)于物體質(zhì)量的教學(xué)中，經(jīng)常會遇到“確定物體重心”的問題。如果所要確定重心的物體質(zhì)量和密度均勻，形狀規(guī)則，那么物體的重心基本上都可以直接確定為在物體的中心。如歸沒有“質(zhì)量、密度均勻，形狀規(guī)則”這個前提條件的話，就算物體的密度一定，形狀不規(guī)則或者不對稱的物體的重心不可能與物體的幾何中心重合。在這種情況下，“對稱性”就會成為解決問題的關(guān)鍵方法。

比如，這樣一道題目，將一根質(zhì)量分布均勻的圓形鐵棒一分為二，分成兩根長短粗細完全一樣的圓形鐵棒，求這兩個圓形鐵棒的重力。想要求圓形鐵棒的重力，就必須要確定兩根圓形鐵棒的重心的位置。學(xué)生在這個階段的知識可能不足以支撐他們找出圓形鐵棒的重心。這就要求教師引導(dǎo)學(xué)生仔細地反復(fù)閱讀題干，根據(jù)題干要求畫出圖形，利用“對稱性”的原則，切割填補，使所研究的對象變成可以利用“對稱性”解決的，在很大的程度上，可以降低題目的難度，提高學(xué)生解題的速度和解題的準(zhǔn)確性。

1.2 對稱性在高中物理力學(xué)特殊碰撞問題中的合理運用

高中物理力學(xué)問題中關(guān)于碰撞的解釋是兩個物體或粒子在極端的時間內(nèi)發(fā)生相互作用。依據(jù)物體能量轉(zhuǎn)移的方式，可以將物體或者粒子的碰撞分成彈性碰撞和非彈性碰撞這兩種。前者在碰撞前后動能不發(fā)生變化，不會發(fā)生能量的轉(zhuǎn)換。后者在發(fā)生之后，部分的動能會轉(zhuǎn)換成其他能量形式，動能不守恒。

例如，有一個直角光滑的墻壁, 把一個彈性小球在墻壁x、水平面高度h的點a上進行操作, 將小球以一定的初速度拋出，小球在與墻壁發(fā)生短暫的碰撞后，掉在距離墻壁的2x水平面b點, 根據(jù)以上的條件求出小球初始速度是多少?在解答這道題目的時候，學(xué)生必須先要將仔細地閱讀和分析題目，在審題的過程中，抓住題干中重點的信息。具有彈性的小球與墻壁發(fā)生了碰撞，如果我們從小球的實際運行軌跡切入，這道題目就會變得復(fù)雜，容易出現(xiàn)錯誤，解題花費的時間變長。因此，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用“對稱性”來解決這道特殊碰撞問題。將小球與墻壁的碰撞看作是簡單的平拋運動，將小球?qū)嶋H的運行軌跡計算為a-b，根據(jù)“對稱性”求得對稱性運動軌跡為a- b '，這就能極大地降低解題的難度，提高解題的速度和準(zhǔn)確率。

1.3 對稱性在高中物理力學(xué)拋體運動問題的合理使用

高中物理中的拋體運動是指將一個物體向上拋出，只考慮拋出過程中物體重力的因素，其他的物體運動的因素忽略不計。拋體運動可以分為豎直上拋運動等三大類型, 豎直上拋運動過程中,被拋出的物體運動軌跡會呈現(xiàn)出較強的對稱性,如豎直上拋運動中,物體初始速度與落地速度是相同的,同時,物體上拋和下降所花費的時間也是相同的。在解決高中物理力學(xué)問題中的拋體運動問題的時候，學(xué)生學(xué)習(xí)起來會比較困難，教師要教給學(xué)生運用“對稱性”來解決問題，不僅可以降低題目的難度，還能夠培養(yǎng)學(xué)生靈活的階梯思路和解決方法。

例如，在理想條件下，將一個藍色小球以20m / min 的速度豎直上拋，小球在豎直上拋的過程中收到的空氣阻力等因素可以忽略不計，求出藍色小球運動到最高點需要花費的時間。學(xué)生要打破固有的解題思路，跳出思維定式。列方程式雖然也能解出題目，但是解題的步驟繁瑣，容易出錯。利用“對稱性”就可以很好地降低題目的難度。

2 結(jié)語

在高中物理的教學(xué)中，學(xué)生解決物理題目的時候，需要打破思維定式，培養(yǎng)靈活的思維模式?！皩ΨQ性”在解決高中物理力學(xué)問題時是非常有效的，簡化題目，降低難度，能夠提高解題的速度和解題的準(zhǔn)確率?！皩ΨQ性”在高中物理的教學(xué)中具有十分重要的地位，需要教師不斷加強學(xué)生對“對稱性”這一解題方法的訓(xùn)練和應(yīng)用。