探讨高中物理力学对称性解题方法

　　摘要：高中物理力学问题不仅是整个物理课程的学习重点，更是高考过程中的核心要点。因此，为了让学生可以更好的掌握物理知识规律，进一步提高学生的物理解题能力，教师应重视培养学生掌握物理对称性的解题技巧方法，这样有利于学生物理思维水平和解题效率的发展及提升。本文以下主要对高中物理力学对称性解题方法进行了分析探讨，并从抛体运动与物体质量等方面，提出了对称性在物理力学解题中的应用策略。

　　关键词：高中物理； 力学问题； 对称性应用；

　　前言

　　对称性是物理学理论中重要的知识概念，指运动方程在变量变化情况下依旧不产生变化，尤其在物理力学知识的基础内容中对称性的应用，可以将复杂的问题简单化，有效提高学生对物理知识的分析能力和解决能力。因此，教师在课堂中应重视对学生进行对称性解题技巧的教授，促进学生物理直觉性思维发展，进而使学生可以灵活运用对称性原理处理力学问题，提高解题效率。

　　一、物理力学中抛体运动问题的对称性应用

　　高中物理力学问题中抛物线运动一直是教学难点之一，抛体运动是初速度抛出物体，仅考虑物体重力作用条件下的竖直式上抛、竖直式下抛、斜抛等运动，在进行上抛运动中，可以体现出最高点对称性，物体运动方向相反，初速度与末速度数值相等，上行与下行的方向、速度相反，但时间一致，处于同一位置时数值位移相等，可以看作两种直线运动的结合。

　　例如，平行板电容器有竖直向下均匀电场E,存在粒子质量m电量+q,粒子不考虑重力问题，呈水平方向从A点速度为v,斜向上沿夹角θ运动，运动轨迹见下图。O点为运动最高点，H为运动最大高度，求粒子O1与O2间运动时间，粒子距下极板高度为h.

　　采取对称性原理解题，推出粒子为类斜抛运动，通过对称性运动特点，物体从O1→O→O2时间以初速度为V0cosθ从O→O2类平抛运动时间2倍，粒子竖直方向匀加速直线运动总时间为O1→O→O2.可以看出利用运动所具备的对称性的特点，使问题的解析更加简化。

　　二、物理力学物体质量分布问题对称性应用

　　高中力学问题中经常会出现，形状不对称却质量分布均匀的物体，平衡能力满足与自身所受的外力对称，这类问题运用对称性原理，可以将复杂的问题进行简化，在保障解题质量的基础上，提升解题效率。因此，求解质量分布均匀物体重心位置，为中心对称的物体，通过解析几何中心为物体重心位置，求解较易，而在求解几何形状不对称，质量均匀分布的物体中心位置时。解题过程中可以采取割补结合转变成对称性问题进行解答。

　　三、物理力学中特殊碰撞问题的对称性应用

　　物理学碰撞现象是两个物体或粒子之间的相互作用，依据物体能量转移方式，物体会出现弹性与非弹性两种形式的碰撞现象，弹性碰撞必要条件为动能不会转换成为任何形式的能量，而动能在系统碰撞前后都不会出现变化，非弹性碰撞是系统的一些动能形成其它内能，导致整体动能无法守恒。以往物理试题中两个物体会构成系统问题。例如，将弹性球以初速度直线抛向光滑直角的墙壁，弹性球抛出距离水平面高度h距离墙壁x的m点，求出水平初速度？在对问题进行解析的过程中，经过详细阅读题目得知，题目为特殊碰撞，若按弹性球实际运动轨迹解答题目，会导致运算过程非常复杂，不仅解题效率低耗费时间长，最终也难以确保解题结果的准确性。教师这时指导学生采取对称性方法解答，问题就成为了单纯的平抛运动，弹性球对称性运动轨迹为m-n',实际运动轨迹为mn,弹性球即将回落水平面n点时，在对称墙壁的情况下n',将后期数学运算过程进行了简化，提高解题效率的同时，有效节约了解题时间。

　　结语

　　综上所述，对称性是存在于物理现象和规律中的概念形式，在高中物理力学问题中应用对称性技巧解答问题，可以有效培养学生的变式思维能力简化解题过程。因此，教师在物理教学中应当引导学生明确问题的本质，让学生掌握对称性的特点和科学思维方法的基础上，逐步增强对物理知识的深刻理解，继而使学生解决物理力学问题能力得以有效提升。

　　参考文献
　　[1]侯爱琴。高中物理科学方法显性教育的实践研究---以高中物理力学部分为例[J].物理教师，2016（8）：8-11.