高中物理力学问题中对称性的应用研究

杜世涛

【内容摘要】相比较初中基础物理，高中物理更偏向于理解，而且难度非常大。一直以来，在高中物理学习过程中常常被力学问题所困扰，这是教师的教学重点，也是学生的学习难点，同时也是考察学生物理知识的要点。本文主要通过借助研究高中物理力学问题，重点分析高中物理“对称性”是怎么解决高中物理力学问题的，提出相关的建议，方便学生更好的学习。

【关键词】高中物理 对称性 力学问题 应用

随着新课程改革的不断深入，教育的侧重点不再是考察学生的学习能力，而是偏向于学生的实践应用能力。因此，在高中物理教学过程中教师不能再将提高学生的学习成绩作为重点，除此之外，应该通过物理学习提高学生的全面发展。在高中物理学习中，力学问题成为最普遍的难题，给学生带来很大的负担。“对称性”的应用很好的解决了这一问题，将原本非常复杂的问题简单化处理，让学生能够有效的吸收，快速解决问题，提高学生的学习效率，提高了课堂的教学质量。

一、什么是对称性

对称性是物理学中含义最深刻的概念，所谓的对称性就是指在进行某种操作后的不变形。对称性是人类在观察和研究的过程中反映出来的一种观念，大体上我们可以将对称性理解成一种物体运动，使这个运动在一定的条件下不会发生任何变化，通过观察我们不难发现，在物体的运动过程中呈现出各式各样的对称性。从物理学的角度分析，存在着某个具体事物的对称性，还有物理定律的对称性。简单来讲，物理定律的对称性就是不变性。直观意义上来讲就是镜子中的自己出了左右不同之外其他地方完全相同。

二、应用“对称性”解决高中物理力学问题的重要意义

在素质教育的大背景下，各学科对于高中教学的目标已经不再是以提高学生的学习成绩为主，而是将重点教学任务转移到提高学生的综合能力、促进学生全面发展。在高中物理教学过程中，力学问题不仅是教师教学的难点，同样也是高中物理考试的侧重点，在高考中占据着非常重要的地位，教师在教学过程中应该将物理教学的侧重点转移到解决物理问题的方法上，而不是解决例题，应该教会学生解决力学问题的办法。根据调查显示，在高中物理教学中渗透“对称性”能够很好地解决高中物理的难点，能够提高学生的学习效率，提高学生解决问题的能力。

另外，“对称性”并不是适用于解决所有的物理问题，学生在遇到物理问题时应该先考虑是否能够使用“对称性”的解题技巧进行解答，学生能够充分掌握对称性解题方法的思路，潜移默化的培养学生的思维方式，锻炼学生发现问题、解决问题的能力。在很大程度上，“对称性”的解题技巧能够将复杂的问题简单化，教师在教学过程中应该推广使用“对称性”的解题方法，让学生清楚的意识到“对称性”解题方法带来的便利，提升学生物理学习的效率和质量。

三、“对称性”解题方法处理质量分布不均的问题

在高中物理学习中，经常会有质量分布不均的题型出现，这就是力学问题中常常遇见的，解决这一问题必须考虑两个问题：一是物体受到的外力作用，二是力和转动轴的距离，如果不能够即使考虑到这两个问题，物体的质量就会分布不均。另外，学生应该考虑到在物体处于中心位置时，物体的形状是否对称，以及质量的分布情况。学生如果能够考虑到这些问题，那么问题就会很容易被解决，但是如果是不对称物体，那么就要根据有效信息解决物体的中心位置，需要借助相应的办法将问题转移到对称性中，来进行解答。不难发现，利用传统的解题思路会在很大程度上浪费时间，而且复杂的解题过程会很容易造成错误的出现，如果利用“对称性”解题方法处理质量分布不均的问题，就会将复杂的内容简单化，提高解題的效率，达到准确的解题结果。

四、“对称性”解题方法处理抛物运动的问题

在高中物理力学问题教学过程中，其教学难点就是抛物运动。其实抛物运动就是两条不同方向的直线运动：一是水平方向的匀速直线运动，二是竖直方向的均加速运动。对于一般的物体运动力学问题，主要是针对解决平抛问题，但是斜抛问题也能够通过一定的方法转换为平抛问题。所以说，在处理抛物运动问题时，教师可以引导学生将抛物运动问题转换成平抛问题，再利用“对称性”的解题技巧进行答疑解惑。

五、“对称性”解决方法处理特殊碰撞类的问题

在高中物理的学习过程中，学生还会遇到碰撞类的题型，可分为两种：一种是弹性碰撞题型，一种是非弹性碰撞题型。其考察的重点就是对质量守恒定律以及机械守恒定律的应用，通过质量守恒定律和机械守恒定律解答问题。

结语

在高中物理教学过程中，传统的教学模式已经无法适应社会的发展，无法为社会培养全面发展的人才，在核心素质和新课改的背景下，引导学生利用对称性的解题技巧，打破传统的教学方式，解放学生的思想，指导学生从对称性的角度去思考问题、发现问题以及解决问题，将复杂的问题简单化，不仅提高了课堂的教学质量和效率，同样有利于培养学生的创新能力，这也是衡量是否达到素质教育的重要标准。加强学生的创新能力，提高学生的综合素质，是教育工作者最关键的任务。因此，教师应该加强引导学生利用对称性的解题技巧完成高中物理学科的教学任务，从而实现真正意义上的素质教育。

【参考文献】

[1] 李明，磨季云，陈桂娟，等.力学专业“数学物理方程”教学中现代数学工具的应用[J].教育教学论坛，2016，No.251（13）：203-204.

[2] 赵万旭.从同类习题的教学谈解题能力的培养——使用《中物参》1994年增刊2号所想到的[J]. 中学物理教学参考， 1995（3）：27-28.

（作者单位：甘肃省靖远县第四中学）