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)物理知識的時候要抓住其中的重難點深入研究，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)是高中物理知識的關(guān)鍵組成部分，加強分析物理力學(xué)中的對稱性有助于幫助學(xué)生在物理學(xué)方面奠定扎實基礎(chǔ)，也是學(xué)習(xí)物理的必要過程。良好運用對稱性了解物理，可以簡化學(xué)生學(xué)習(xí)思維，將復(fù)雜知識點簡單化，增強學(xué)生的邏輯思維能力。

關(guān)鍵詞：高中物理;力學(xué)問題;對稱性

人們的生活各方面都能涉及到物理知識，社會的經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展帶動了物理的進(jìn)一步應(yīng)用，人們也越加重視對物理方面的教育，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動方面。雖然每項物理定律相互間看起來沒有絲毫關(guān)聯(lián)，但是在實際運用當(dāng)中，卻是處于一種相輔相成的關(guān)系，每一項物理學(xué)問題必然有另一項物理定律參加論證，而對稱性是現(xiàn)代物理學(xué)中最為重要的一個概念。

1、對稱性在力學(xué)物體質(zhì)量問題中的有效應(yīng)用

對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，是最為重要的一個概念。對稱性的階梯辦法包括：鏡像法、割補法、直接求解法、無限網(wǎng)絡(luò)對稱法等，巧妙使用對稱性的原理來解決物理問題，可以達(dá)到化難為易、化繁為簡的效果。以物體力學(xué)角度來講，物體種類多樣，同時存在質(zhì)量分布均勻但形狀不對稱的物體，也存在質(zhì)量分布均勻而形狀也比較規(guī)則的物體。面對這類問題，我們就可以運用對稱性知識來解析，簡化問題實質(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，因為直接確定兩個圓臺的重心位置是非常困難的。由此，為了解決這個問題，我們可以先依據(jù)題型將圖形畫出來，然后利用割補的方式將題型轉(zhuǎn)化為對稱性問題，再由對稱性的基礎(chǔ)原理解決問題。以上例子屬于規(guī)則對稱圖形，比較容易解疑，若該物體屬于不規(guī)則、不對稱圖形，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)對稱性的原理來逐步計算，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中要學(xué)會清楚的區(qū)分。

2、對稱性在力學(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)移運動可被系統(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)部的動能會減少，這批減少的動能會轉(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)小球的運動軌跡來尋找問題的答案，則會在無形之中增加問題的解答難度。如果學(xué)生運用對稱性的相關(guān)知識來解決這類問題，那么則會大大降低問題的解答難度。

如：在水平方向有一個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的原始速度時選擇按照黃色小球的實際運動軌跡來計算是非常復(fù)雜的，無形中增加了解答時間。而換個角度來推算，選擇利用對稱性的原理來將這個問題轉(zhuǎn)為平拋運動，已知碰撞事件過短，而小球的動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)性的自由落體運動，再據(jù)相關(guān)的計算公式就可得出小球被拋出時的速度。

3、對稱性在高中物理學(xué)拋體運動中的合理使用

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

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

參考文獻(xiàn)

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[2]張卓.對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.