摘要：不論是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，還是其日后的就業(yè)發(fā)展，解決物理力學(xué)問(wèn)題都十分關(guān)鍵。要想高效解決力學(xué)問(wèn)題，必須要借助對(duì)稱性。下文主要結(jié)合筆者近年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)，以人教版物理力學(xué)知識(shí)為例，對(duì)對(duì)稱性在高中物理力學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以期起到提升教學(xué)質(zhì)量的效果。

關(guān)鍵詞：高中；物理；對(duì)稱性；學(xué)生

“對(duì)稱性”在高中物理力學(xué)問(wèn)題中的效用意義：

一方面，從學(xué)習(xí)的角度分析，基于課改發(fā)展背景，教師要想開(kāi)展好物理課堂教學(xué)活動(dòng)，必須要?jiǎng)?chuàng)新教育方法，采取先進(jìn)、科學(xué)的教育方法來(lái)解析物理知識(shí)，盡可能增強(qiáng)物理教學(xué)的趣味性。因此，在高中物理力學(xué)問(wèn)題解析中引用對(duì)稱性，能夠有效降低解題難度，幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系，使學(xué)生能夠靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)去解答問(wèn)題。從實(shí)踐效果來(lái)看，此舉有助于提升學(xué)生解題能力，提升考試成績(jī)。

另一方面，從教育的角度分析，高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)指出教師需要提升力學(xué)教學(xué)有效性。為了達(dá)成這一目標(biāo)，在課堂教學(xué)中引用對(duì)稱性來(lái)解析問(wèn)題是很有必要的。在對(duì)稱性的幫助下，學(xué)生準(zhǔn)確提取關(guān)鍵信息，巧用對(duì)稱性性質(zhì)迅速解題，無(wú)形中提升課程教學(xué)質(zhì)量。此外，學(xué)生在引用對(duì)稱性解答物理力學(xué)問(wèn)題時(shí)，會(huì)逐漸形成對(duì)稱性思維，為日后學(xué)習(xí)發(fā)展奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。

一、 拋體運(yùn)動(dòng)方面

巧用對(duì)稱性解答物理力學(xué)拋體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，對(duì)降低問(wèn)題難度，提升解題速度與效率具有諸多幫助。在日常教學(xué)中，教師可以依據(jù)學(xué)生實(shí)際情況量身定制練習(xí)題，引導(dǎo)學(xué)生以對(duì)稱性思維去解讀問(wèn)題，將問(wèn)題劃分成若干個(gè)知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合相應(yīng)關(guān)系式，從而快速求解問(wèn)題。

例1某人在高層樓房的陽(yáng)臺(tái)外側(cè)上以20 m/s的速度豎直向上拋出一個(gè)石塊，石塊運(yùn)動(dòng)到離拋出點(diǎn)15m處所經(jīng)歷的時(shí)間可以是（空氣阻力不計(jì)，g取10m/s2）（）

A. 1 sB. 2 sC. 3 sD. （2+7） s

解析：取豎直向上方向?yàn)檎较颍?dāng)石塊運(yùn)動(dòng)到拋出點(diǎn)上方離拋出點(diǎn)15 m時(shí)，位移為x=15 m，由x=v0t-12gt2代入得15=20t-12×10t2，解得t1=1 s，t2=3 s。當(dāng)石塊運(yùn)動(dòng)到拋出點(diǎn)下方離拋出點(diǎn)15 m時(shí)，位移為x=-15 m，由x=v0t-12gt2代入得-15=20t-12×10t2，解得t1=（2+7）s，t2=（2-7）s（舍去）。故選ACD。

二、 結(jié)構(gòu)力學(xué)方面

在教學(xué)有關(guān)結(jié)構(gòu)力學(xué)方面的知識(shí)時(shí)，此內(nèi)容對(duì)于學(xué)生而言比較有難度，教師需要設(shè)計(jì)層次化訓(xùn)練方案，以問(wèn)題為引導(dǎo)，逐漸加深難度，使學(xué)生能在解題中掌握其本質(zhì)。如：結(jié)構(gòu)為一個(gè)正方形，最上邊和左側(cè)邊向外延長(zhǎng)與正方形邊長(zhǎng)相等的長(zhǎng)度，并且延長(zhǎng)這兩桿為固定支座約束。然后正方形的左上角上加一個(gè)力偶。這個(gè)結(jié)構(gòu)的所有角都是剛接。力偶大小方向隨便。問(wèn)：這個(gè)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性怎么取？在解決這一問(wèn)題時(shí)，我們可以沿著對(duì)角線取，加的是力偶，則是反對(duì)稱結(jié)構(gòu)，將對(duì)角線的兩個(gè)端點(diǎn)簡(jiǎn)化為鉸接，對(duì)角線一端就是你所說(shuō)的“最上邊和左側(cè)邊”的交點(diǎn)，注意簡(jiǎn)化為鉸接后力偶不是作用在鉸接上，而是桿端上，因?yàn)殂q接不會(huì)有彎矩的；對(duì)角線另外一端就是正方形的一個(gè)端點(diǎn)。

三、 力學(xué)受力方面

例2如圖所示，兩根光滑金屬導(dǎo)軌平行放置，導(dǎo)軌所在平面與水平面間的夾角為θ，整個(gè)裝置處于沿豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。金屬桿ab垂直導(dǎo)軌放置，當(dāng)金屬桿ab中通有從a到b的恒定電流I時(shí)，金屬桿ab剛好靜止。則（）

A. 磁場(chǎng)方向豎直向上

B. 磁場(chǎng)方向豎直向下

C. 金屬桿ab受安培力的方向平行導(dǎo)軌向上

D. 金屬桿ab受安培力的方向平行導(dǎo)軌向下

解析：本題主要考察了學(xué)生對(duì)于物體的平衡及安培力方向的判斷、受力分析等知識(shí)的掌握程度。從圖中我們能夠得知當(dāng)磁場(chǎng)方向豎直向上時(shí)，由左手定則可知安培力水平向右，金屬桿ab受力可以平衡，A正確；若磁場(chǎng)方向豎直向下，由左手定則可知安培力水平向左，則金屬桿ab受力無(wú)法平衡，B、C、D錯(cuò)誤。答案為A。

四、 力學(xué)置換方面

電勢(shì)具備如下特點(diǎn)：①電勢(shì)具有相對(duì)性，但電勢(shì)之差與參考點(diǎn)的選擇無(wú)關(guān)。通常取離電場(chǎng)無(wú)窮遠(yuǎn)處或大地的電勢(shì)為零電勢(shì)。②電勢(shì)是一個(gè)標(biāo)量，但是它有正負(fù)，正負(fù)只表示該點(diǎn)電勢(shì)比參考點(diǎn)電勢(shì)高還是低。③電勢(shì)的大小由電場(chǎng)本身決定，與Ep和q無(wú)關(guān)等。

例3如圖所示，在等量正電荷連線的中垂線上取A、B、C、D四點(diǎn)，A、D兩點(diǎn)與B、C兩點(diǎn)均關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱，設(shè)各點(diǎn)電勢(shì)分別為φA、φB、φC、φD。下列說(shuō)法正確的是（）

A. φA<φBφC>φD

B. φA=φDφB=φC

C. φA=φB=φC=φD

D. φA>φCφB>φD

解析：根據(jù)等量同種正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線分布得：其連線的中垂線不是一條等勢(shì)線，可根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向可知，即為O→A，0→D。OA=OD，OB=OC，所以A、D兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，B、C兩點(diǎn)電勢(shì)相等；根據(jù)沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，所以B點(diǎn)電勢(shì)均高于A點(diǎn)，C點(diǎn)電勢(shì)大于D點(diǎn)電勢(shì)。故AB正確，CD錯(cuò)誤，故選AB。

五、 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，物理力學(xué)中對(duì)稱現(xiàn)象比比皆是，具體包括物理過(guò)程在時(shí)間與空間上的對(duì)稱性、物理量在分布上的對(duì)稱性及作用效果的對(duì)稱性。要想教學(xué)力學(xué)知識(shí)，教師需要引導(dǎo)學(xué)生從對(duì)稱性的角度去分析物理過(guò)程，利用對(duì)稱性解決物理問(wèn)題，從而不斷提升解題能力。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

陳厚斌，廣東省深圳市，深圳市寶安第一外國(guó)語(yǔ)學(xué)校。