楊鐘貞

摘? 要：近年來，新高考改革與核心素養(yǎng)逐漸推進(jìn)落地，要求學(xué)校擴(kuò)大高中生發(fā)展與選擇道路，深刻認(rèn)識學(xué)生未來成長成才與高中階段文化教育的密切聯(lián)系。目前國內(nèi)多數(shù)高中院校選用文理分科教學(xué)模式，理工學(xué)科例如數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)與生物主要考察鍛煉學(xué)生的分析理解與思維發(fā)散能力。尤其物理學(xué)科知識點(diǎn)寬泛，與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系較廣且學(xué)生接觸學(xué)習(xí)較晚，是高中理科教育與學(xué)習(xí)的一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)。本文選取高中物理的重要組成部分，即力學(xué)問題展開敘述，主要研究高中物理力學(xué)問題中對稱性思維的應(yīng)用教學(xué)。

關(guān)鍵詞：高中物理;力學(xué);對稱性;研究應(yīng)用

理工學(xué)科例如數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)與生物主要考察、鍛煉學(xué)生的分析理解與思維發(fā)散能力。尤其物理學(xué)科知識點(diǎn)寬泛，與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系較廣且學(xué)生接觸學(xué)習(xí)較晚，是高中理科教育與學(xué)習(xí)的一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)。學(xué)好物理十分重要。對于高中生的最終目標(biāo)即高考成績來說，物理考試作為理科綜合試卷的重要組成，相較于化學(xué)和生物都有著更高的分?jǐn)?shù)占比。培養(yǎng)高中生應(yīng)用對稱性思維解決物理問題，有利于減少學(xué)生學(xué)習(xí)物理時一昧記公式、記概念的不當(dāng)學(xué)習(xí)方法，有利于學(xué)生深刻理解物理學(xué)中各種運(yùn)動力學(xué)問題的解決思路。因此，本文對高中物理力學(xué)問題對稱性的應(yīng)用與研究十分有必要且有意義。

一、對稱性思維在高中物理力學(xué)問題中的應(yīng)用必要性

物理學(xué)科知識點(diǎn)寬泛，與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系較廣且學(xué)生接觸學(xué)習(xí)較晚。一直以來，學(xué)好教好物理學(xué)，都是高中理科教育與學(xué)習(xí)面對的一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)。筆者結(jié)合近年來高中物理教學(xué)經(jīng)歷及與學(xué)生關(guān)于物理學(xué)習(xí)的各種交流發(fā)現(xiàn)，多數(shù)學(xué)生不擅長物理學(xué)習(xí)，未能掌握物理學(xué)習(xí)的正確方法。這部分學(xué)生學(xué)習(xí)物理只是通過對物理公式的死記硬背甚至是對所見題型的印象及記憶來試圖解決物理問題，結(jié)果往往不能如人所愿。高中階段的物理知識考察有難有易，容易的物理問題學(xué)生通過物理公式的套用及淺層理解就能解決，但對于一些考察物理公式來源、物理定律的理解、常見物理問題的延伸等題型則被學(xué)生普遍反映“太難，不會做或總是做錯”。實(shí)際上，這種問題的產(chǎn)生原因，主要是高中學(xué)生在學(xué)習(xí)物理學(xué)時缺乏對稱性思維，這種思維的缺乏不僅是因?yàn)椴糠謱W(xué)生的學(xué)習(xí)模式固化，也與教師教學(xué)缺乏思維誘導(dǎo)式培養(yǎng)有關(guān)。只有真正實(shí)現(xiàn)高中物理教師培養(yǎng)學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中運(yùn)用對稱性思維，提高學(xué)生利用對稱性思維解決物理問題的學(xué)習(xí)意識，才能真正實(shí)現(xiàn)新高考改革所提倡的提高學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐能力、提高學(xué)生思維廣度等一系列教學(xué)目標(biāo)。高中物理板塊劃分清楚，主要包括運(yùn)動學(xué)、電磁學(xué)、力學(xué)等幾大板塊，對稱性思維貫串整個物理學(xué)科，尤其在力學(xué)問題的研究中應(yīng)用十分廣泛。

二、對稱性思維在解決具體高中物理力學(xué)問題中的應(yīng)用

1.在拉力比較問題中的應(yīng)用

求拉力大小問題是高中物理力學(xué)知識考察中的一個重要部分，常見題目情景大概是：一個物體單位作為受力點(diǎn)同時收兩個或兩個以上方向的拉力時保持受力平衡狀態(tài)，已知其中幾個拉力的大小或方向，求未知拉力的大小。上述拉力多因繩索拉扯而產(chǎn)生，拉力的方向與繩索重合，求拉力的大小時卻往往受繩索長度所誤導(dǎo)從而犯錯。對于此類問題，應(yīng)用對稱性思維，將重點(diǎn)放在受力平衡上，將受力中心受力進(jìn)行分解，從相對方向的受力著手，通過相對方向受力對稱相等的思路解決求解力的大小，能夠有效提高做題效率與準(zhǔn)確率。

2. 在理想化拋體運(yùn)動中的應(yīng)用

高中物理常常考察的拋體運(yùn)動常為理想化拋體運(yùn)動，即假設(shè)被拋出物體（例如小球）為受力點(diǎn)，在向上拋出和向下落地的過程中都只受重力影響。這類問題往往還涉及到運(yùn)動學(xué)，但利用力學(xué)對稱性思維解答這類問題往往更為簡便。以最簡單的拋體運(yùn)動為例，小球向上拋出時只受重力影響，重力大小恒定且方向豎直向下，因此小球做拋物線運(yùn)動且上拋和下落運(yùn)動軌跡完全對稱，通過對稱性思維推出拋上和下落的時間關(guān)系及拋物線軌跡上各點(diǎn)的速度與加速度的大小和方向，有利于學(xué)生對拋體運(yùn)動題理解得更加深刻透徹，從而解決更為復(fù)雜的拋體運(yùn)動型問題。

3. 在碰撞問題中的應(yīng)用

高中物理問題中研究的碰撞問題往往可以理想化為兩粒子的碰撞，題型往往是碰撞之前兩粒子的運(yùn)動方向與速度相同或不相同，求解碰撞后其中一個粒子的運(yùn)動方向與速度變化。這類碰撞問題同時涉及到運(yùn)動、力學(xué)及能量轉(zhuǎn)化問題，對稱性思維的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：一是兩粒子碰撞時以接觸點(diǎn)為受力中心，分別受到了大小相等、方向相反的對稱性作用力，即相互作用力;二是能量轉(zhuǎn)變的對稱性，一個粒子失去的能量與另一個粒子獲得的能量對稱。對稱性思維為這類問題提供了解決切入口，進(jìn)而再根據(jù)題目具體所給的條件，利用牛頓定律及能量守恒定律解決問題，有利于提高解題效率。

三、結(jié)束語

力學(xué)知識作為高中物理知識的重要構(gòu)成部分，在其相關(guān)問題的應(yīng)用解決上，高中物理教師讓學(xué)生利用對稱性思維解決物理問題，有效提高學(xué)生解決物理問題的正確率，真正實(shí)現(xiàn)新高考改革所提倡的提高學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐能力、提高學(xué)生思維廣度等一系列教學(xué)目標(biāo)。

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