許必平

(重慶市彭水縣中學(xué))

近年來，我國(guó)高中物理教學(xué)更加注重理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用能力的結(jié)合，在高中物理試題中也增加了許多與高中物理力學(xué)相關(guān)的問題，因此，教師在教學(xué)中逐漸將“對(duì)稱性”的特點(diǎn)運(yùn)用于處理高中物理力學(xué)的各種問題，以此凸顯“對(duì)稱性”解題的優(yōu)越性和實(shí)效性。

一、利用“對(duì)稱性”處理高中物理力學(xué)物體質(zhì)量不對(duì)稱問題的分析

在高中物理力學(xué)問題中，對(duì)于一些原本物體分布就較為平衡，并且能夠滿足外力和力矩的對(duì)稱要求和對(duì)于質(zhì)量分布較為均勻、形狀對(duì)稱的物體來說，物體的重心即幾何中心；對(duì)于物體質(zhì)量分布均勻、形狀不對(duì)稱的物體來說，在求物體重心位置時(shí)，就可以利用割、補(bǔ)結(jié)合的方法，將物體轉(zhuǎn)化為對(duì)稱問題進(jìn)行解決。例如，圖1 是一個(gè)物體質(zhì)量分布均勻的圓臺(tái)形柱體，若將柱體沿CD 線進(jìn)行分割，求哪一部分的重力較大。教師在提出問題后，可以讓學(xué)生運(yùn)用“對(duì)稱性”的特點(diǎn)，將問題簡(jiǎn)單化，并且結(jié)合初中階段的數(shù)學(xué)知識(shí)物理知識(shí)，將兩部分柱體的重力大小求解出來。具體解題過程如下：G1為ECDF 的重心，G2為CPQD 的重心，作出一系列輔助線MN、CR、DS，如圖2 所示，使CMND 與CRSD 關(guān)于CD 對(duì)稱，則兩者重力大小相等，剩余陰影部分EMNF 的重心為G3且在CMND 外，CPR 與DSQ 合在一起的重心為G4在CRSD 內(nèi)，則OG3＞OG4，根據(jù)力矩平衡可得：G3xOG3=G4xOG4即G3＜G4，綜上可知：G1＜G2。

圖1

圖2

二、利用“對(duì)稱性”處理高中物理力學(xué)特殊碰撞類問題的分析

在高中物理力學(xué)教學(xué)中，教師所要講授的內(nèi)容不止物體質(zhì)量不對(duì)稱如何解決，還要講授特殊碰撞類的問題，如彈性碰撞、非彈性碰撞，而現(xiàn)今高中物理考試的試題通常會(huì)將兩種碰撞方式相結(jié)合，因此增加了學(xué)生解題的難度。在彈性碰撞中，每個(gè)物體都需要遵循動(dòng)量、機(jī)械能守恒定律，因此，教師在講授彈性碰撞規(guī)律時(shí)，可以讓學(xué)生將“對(duì)稱性”與物體的守恒定律進(jìn)行結(jié)合，從而降低解題的難度。若是非彈性碰撞，教師可以為學(xué)生講授“對(duì)稱性”的特點(diǎn)和非彈性碰撞的特點(diǎn)，讓學(xué)生分析兩者的共同和不同之處，最終完成解題。

總而言之，每一個(gè)物體的物理現(xiàn)象和物理規(guī)律中，都存在著對(duì)稱性的特點(diǎn)，且“對(duì)稱性”的特點(diǎn)還能讓日常生活中的各類物質(zhì)變得和諧，有對(duì)稱之美。另外，“對(duì)稱性”的特點(diǎn)能夠?qū)⒏咧形锢砹W(xué)中一些復(fù)雜繁瑣的問題變得簡(jiǎn)單化，使學(xué)生更容易理解。因此，在高中物理教學(xué)中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生掌握“對(duì)稱性”的特點(diǎn)，進(jìn)一步提高學(xué)生解決物理力學(xué)問題的能力。