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摘 要：在高中物理学习的过程中，力学问题是难点，同样也是重要的考查知识点，在课程学习方面占据关键地位。其中，“对称性”在高中物理力学问题解答方面应用相对广泛，属于逻辑方面的技巧。基于此，文章将“对称性”作为研究重点，阐述其在高中物理力学问题中的具体应用，希望有所帮助。
关键词：高中物理 力学问题 “对称性” 应用 分析
在高中物理课程内容中，力学问题是学生学习的重要知识点，只有合理地选择解题技巧，才能够在短时间内解答力学问题。在解答力学问题的过程中，将“对称性”引入其中具有一定的可行性。为此，有必要深入研究并分析“对称性”在高中物理力学问题中的具体应用。
一、对称性和物理学联系
对称性原理在不同学科理论规律发展的过程中发挥着积极的指导作用，特别是物理学理论，对称性的应用不容小觑。物理当中部分现象的发生与对称性存在紧密的联系，同样在物理学问题解决过程中发挥着关键作用。
二、高中物理力学问题中的“对称性”应用
根据对称性与物理学之间存在的紧密联系，将“对称性”原理应用在高中物理力学问题的解答过程中，能够有效地简化解答的难度，并且缩短问题解答的时间，提高试题解答的准确度。
以下将通过三个角度，阐述“对称性”在高中物理力学问题中的具体应用，以供参考。
1.高中物理力学问题中的时间对称方法。
所谓的时间对称方法被广泛应用在高中物理力学的解题过程中，在实际解答的时候，借助时间对称的方法，对运动、速度等相关性质的对称性加以联想，能够使问题得以简化。以高中物理的平抛问题为例，即可借助时间对称方法分析受力情况，保证问题解答的准确性。
一般来讲，平抛运动当中的物体垂直方向运行时间一致，所以在解答这种类型试题的过程中，需要对时间对称方法进行运用。其中，把垂直方向时间比有效地转变为两个垂直方向位移比，亦或是速度比，通过对该条件的应用将试题内容转化，便于问题的解答。以图一为例，可以将O点当做原点，而平抛运动曲线则被当成此运动抛物线一支，因而平抛运动物体的轨迹与抛物线规律相吻合，最主要的是时间具有对称性。在这种情况下，结合抛物线规律，将A点与B点抛出位置的物体轨迹方程列举出来，即可获得点C的实际高度。
图一. 平抛运动示意图
由此可见，通过对这种转化方法的运用，能够对诸多物理力学问题进行解决，因而在日常物理知识学习的过程中，可以针对这种类型的方法加以归纳。
2.高中物理力学问题中的轨迹对称方法。
在力学问题解答的过程中，通过对物体运动受力的分析可以了解到，大部分试题中的物体运动轨迹都具有对称性的特征，而且利用轨迹对称还能够找出试题中的其他性质。以时间、速度对称为例，即可结合以上性质将物理问题进行简化。如图二所示，假设两地面相互垂直，即A光滑墙与B光滑墙，两面墙的水平距离是一米，在与地面相距19.6米的C点，设置其初速度是每秒5米，沿着水平方向投球。如果球和墙碰撞属于弹性碰撞，试求出小球落地位置和A光滑墙的距离，同时求出小球落地之前和墙壁发生碰撞的次数。
图二. 轨迹对称试题图示
在解题的过程中，将小球和墙壁碰撞之前运动的速度设置为v，并在解答中将速度分解，即竖直方向速度与水平方向速度。经过速度分解，即可了解到，竖直方向属于自由落体，水平方向运动轨迹对称。由于小球和墙面碰撞具有弹性，因而会以原有的速度返回，且速率保持不变。这就说明小球运动的轨迹具有对称性。在解答第一个问题的时候，应综合考虑时间加以计算。而竖直方向路程为19.6米，属于自由落体运动。这样一来，就能够对小球抛出至落地时间进行求解。在此基础上，对小球水平方向路程进行计算。由于两面墙的距离固定，所以根据水平方向路程与A、B光滑墙距离，能够对小球最终的落地点与墙面存在的距离进行计算。根据第一个问题的解答，即可求得第二个问题的答案，对小球和墙壁之间碰撞次数加以计算。
3.高中物理力学问题中的电荷对称分布问题解决方法。一均匀带电的球壳，在球壳的外部空间会产生电场，其产生的电场可等效为电荷集中在球心位置产生的电场。若求半球面在某点产生的电场，如图三所示，均匀分布正电荷的半球面AB，总电荷量为Q，球面半径为R，CD是通过半球顶部和中心O相连的轴线，若在轴线上标定点M和点N，则相关距离满足OM=ON=2R，若在M点产生的场强大小为E，则求解AB半球面在N点产生的场强。
图三. 电荷分布图示
在解析此试题的过程中发现，利用电荷对称分布求解产生的场强较为简便，将右半球壳对称补齐，总电荷量为2Q,整个球壳在N点产生的场强为 ，方向水平向右，由于对称性,右半球面在N点产生的场强大小也为E，方向水平向右，则带电AB半球面在N点产生的场强矢量合成为 ,方向水平向右。
通过本题不难发现，在电荷分析和讨论的题目中，对称性较为关键，要结合已有知识和对称一侧的数据进行分析，并且建构有效的对称图形，确保能简化计算过程，有效提出合理性的假设和变换问题，一定程度上降低问题的难度。
综上所述，在学习物理学知识的过程中，一定要灵活掌握学习方法与技巧，联系分散化的物理内容，借助有效的方式对物理问题进行解答。将“对称性”应用在物理力学问题解答中，需要在日常学习与试题训练的过程中不断加以总结和归纳，只有这样，才能够为后期物理知识的学习奠定坚实的基础，进而提高物理学习成绩。
参考文献
[1]肖霂煊 以对称性为中心的高中物理力学问题探讨[J].时代教育，2017，（20），120-121。
[2]宋晓轩 对称性在高中物理力学问题中的效用探究[J].科教导刊-电子版（下旬），2016，（5），50。
论文作者:梁鸿秀
论文发表刊物:《教育学文摘》2018年4月总第261期
论文发表时间:2018/4/19
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