高中物理力学问题的“对称性”效用分析

许必平

近年来，我国高中物理教学更加注重理论知识与实际应用能力的结合，在高中物理试题中也增加了许多与高中物理力学相关的问题，因此，教师在教学中逐渐将“对称性”的特点运用于处理高中物理力学的各种问题，以此凸显“对称性”解题的优越性和实效性。

一、利用“对称性”处理高中物理力学物体质量不对称问题的分析

在高中物理力学问题中，对于一些原本物体分布就较为平衡，并且能够满足外力和力矩的对称要求和对于质量分布较为均匀、形状对称的物体来说，物体的重心即几何中心；对于物体质量分布均匀、形状不对称的物體来说，在求物体重心位置时，就可以利用割、补结合的方法，将物体转化为对称问题进行解决。例如，图1是一个物体质量分布均匀的圆台形柱体，若将柱体沿CD线进行分割，求哪一部分的重力较大。教师在提出问题后，可以让学生运用“对称性”的特点，将问题简单化，并且结合初中阶段的数学知识物理知识，将两部分柱体的重力大小求解出来。具体解题过程如下：G1为ECDF的重心，G2为CPQD的重心，作出一系列辅助线MN、CR、DS，如图2所示，使CMND与CRSD关于CD对称，则两者重力大小相等，剩余阴影部分EMNF的重心为G3且在CMND外，CPR与DSQ合在一起的重心为G4在CRSD内，则OG3>OG4，根据力矩平衡可得：G3xOG3=G4xOG4即G3

二、利用“对称性”处理高中物理力学特殊碰撞类问题的分析

在高中物理力学教学中，教师所要讲授的内容不止物体质量不对称如何解决，还要讲授特殊碰撞类的问题，如弹性碰撞、非弹性碰撞，而现今高中物理考试的试题通常会将两种碰撞方式相结合，因此增加了学生解题的难度。在弹性碰撞中，每个物体都需要遵循动量、机械能守恒定律，因此，教师在讲授弹性碰撞规律时，可以让学生将“对称性”与物体的守恒定律进行结合，从而降低解题的难度。若是非弹性碰撞，教师可以为学生讲授“对称性”的特点和非弹性碰撞的特点，让学生分析两者的共同和不同之处，最终完成解题。

总而言之，每一个物体的物理现象和物理规律中，都存在着对称性的特点，且“对称性”的特点还能让日常生活中的各类物质变得和谐，有对称之美。另外，“对称性”的特点能够将高中物理力学中一些复杂繁琐的问题变得简单化，使学生更容易理解。因此，在高中物理教学中，教师需要引导学生掌握“对称性”的特点，进一步提高学生解决物理力学问题的能力。

编辑 张珍珍