运用“对称性”解决高中物理力学问题

浅谈“对称性”在高中物理力学问题中的应用在高中物理学中，对称性是一个非常重要的概念，它在解决问题中有着广泛的应用。

无论是在静力学、动力学还是力学能量定理等方面，对称性都扮演着重要的角色。

本文将浅谈对称性在高中物理力学问题中的应用。

让我们来介绍一下什么是对称性。

对称性就是指物体在某种变换下保持不变的性质。

常见的对称性包括轴对称、面对称和点对称。

轴对称是指物体相对于某条轴对称，即经过这条轴旋转180°得到的物体和原物体重合。

面对称是指物体相对于某个平面对称，即把整个物体折叠到这个平面上，两部分完全重合。

点对称是指物体相对于某个点对称，即以这个点为中心做旋转180°得到的物体和原物体重合。

在解决高中物理力学问题时，对称性可以帮助我们简化问题、找到解题的思路、加快解题的速度。

对称性可以帮助我们简化问题。

当我们研究一个对称的物体时，我们可以只研究它的一部分，然后通过对称性推广到整个物体，这样就能简化问题。

对称性可以帮助我们找到解题的思路。

在解决力学问题时，我们可以根据物体的对称性来选择合适的坐标系，从而简化分析，找到更方便的分析方法。

对称性可以加快解题的速度。

有时候，我们可以通过对称性的分析来得到结果，而无需进行复杂的计算，从而加快解题的速度。

除了在静力学、动力学和力学能量定理中有着广泛的应用外，对称性在高中物理力学问题中还有着其他的应用。

当我们研究物体的转动时，可以通过对称性来确定物体的转动惯量，从而简化分析。

再如，在研究弹性力学时，对称性可以帮助我们确定物体的力学性质，找到解题的思路。

对称性在高中物理力学问题中有着广泛的应用，在解决问题时，我们可以充分利用对称性的特点，简化问题、找到解题的思路、加快解题的速度。

虽然对称性在高中物理力学问题中有着广泛的应用，但是在实际解题过程中也存在一些挑战。

对称性并不是所有问题都有的性质，有些问题并不满足对称性，因此在解决这些问题时，我们不能仅仅依赖对称性进行分析，还要结合其他方法进行分析。

浅谈“对称性”在高中物理力学问题中的应用在物理学中，“对称性”是一个非常重要的概念，它在解决各种力学问题中起着至关重要的作用。

对称性在高中物理课程中占据着重要的地位，它不仅是基础知识的一部分，也是解决问题的关键。

本文将浅谈“对称性”在高中物理力学问题中的应用，通过一些具体的例子，帮助学生更好地理解和应用这一重要概念。

在物理学中，对称性主要包括平移对称、旋转对称和镜像对称。

平移对称是指当系统的性质不随空间的平移而变化时，就说系统具有平移对称性。

旋转对称是指当系统的性质不随空间的旋转而变化时，就说系统具有旋转对称性。

镜像对称是指当系统的性质不随镜像翻转而变化时，就说系统具有镜像对称性。

这些对称性不仅可以用来描述物体的形状，也可以用来研究力学问题中的平衡、稳定等性质。

在力学问题中，对称性的应用是非常多样的。

以平衡问题为例，平衡是一个非常基础且重要的问题，而对称性可以帮助我们简化平衡问题的分析和求解。

在斜面上放置一个物体，斜面具有对称性，它不随平移而变化，因此我们可以利用对称性来简化受力分析，找出物体达到平衡时的条件。

另外一个重要的力学问题是旋转问题。

对称性在旋转问题中同样具有重要作用。

一个实心圆盘绕自身的对称轴旋转，由于盘的形状具有旋转对称性，因此我们可以利用这一对称性来简化刚体的转动惯量、角动量等问题的求解。

对称性还可以帮助我们发现一些物理定律和物理规律。

在牛顿第一、第二定律中，物体的平动和转动方程都是具有对称性的，它们不随时间、空间的平移和旋转而变化。

这些对称性不仅帮助我们理解和推导这些定律，也帮助我们更好地应用这些定律来解决实际问题。

对称性在高中物理力学问题中的应用是非常广泛的。

在解决力学问题时，我们可以通过识别系统的对称性，简化受力分析，找出物体达到平衡的条件，求解刚体的转动惯量和角动量等问题。

对称性也帮助我们理解和推导一些物理定律和规律，是我们更好地掌握力学知识和解决实际问题的重要工具。

通过对对称性的应用，可以帮助学生更好地理解力学问题，提高解题能力。

浅谈“对称性”在高中物理力学问题中的应用对称性在物理学中是一个非常重要的概念，它可以帮助我们更好地理解和解决物理问题。

在高中物理力学领域，对称性的应用尤为突出，它不仅有助于简化问题的分析，还能帮助我们发现问题中隐藏的规律和关系。

本文将从对称性的概念入手，结合高中物理力学的相关知识，浅谈对称性在高中物理力学问题中的应用。

我们先来了解一下对称性的概念。

对称性是指在某种变换下，系统的性质保持不变的特征。

在物理学中，常见的对称性有平移对称、旋转对称和镜面对称等。

对称性的应用可以大大简化问题的分析，因为它允许我们根据系统的对称性质来推断系统的性质，从而避免对整个系统进行复杂的分析和计算。

在高中物理力学中，对称性的应用十分广泛。

我们可以通过对称性来简化受力分析。

例如在平衡力分析中，如果系统具有一定的对称性，我们便可以通过对称性来快速推断出各个受力的大小和方向，从而避免进行繁琐的分解和计算。

对称性还可以帮助我们发现问题中的不变量，进而得出系统的守恒定律。

比如在动量守恒定律中，如果系统具有一定的旋转对称性，那么根据对称性可以推断系统的角动量守恒定律成立。

对称性在解决物理问题中还能帮助我们发现问题的规律和关系。

例如在求解机械能问题时，如果系统具有一定的镜面对称性，那么我们可以通过对称性来判断问题中是否存在一个稳定的平衡位置，并据此来分析系统的稳定性。

通过对称性还可以发现系统中的一些隐藏的对称关系，从而为问题的解决提供更多的线索和方法。

对称性在高中物理力学问题中的应用也具有一定的实际意义。

例如在工程和设计中，我们经常需要考虑物体的结构对称性以及受力分布的对称性，以便更好地设计和优化系统结构。

在机械运动和动力学问题中，通过对称性分析可以帮助我们更好地理解系统的运动规律和力学性质，从而为系统的优化和控制提供参考。

例谈高中物理练习中的对称性模型摘要：高中物理练习，对称法是一种常用的解题方法。

在每年的高考命题中都有所渗透和体现，从侧面体现考生的直观思维能力和客观的猜想推理能力。

关键词：高中物理练习对称性模型【中图分类号】g424 【文献标识码】a 【文章编号】高中物理练习，对称法是一种常用的解题方法。

在每年的高考命题中都有所渗透和体现，从侧面体现考生的直观思维能力和客观的猜想推理能力。

作为一种重要的物理思想和方法，本人做了一些归纳与分析，以飨各位读者。

1. 简谐运动中的对称性例劲度系数为k的轻质弹簧，下端挂一个质量为m的小球，小球静止时距地面的高度为h，用力向下拉球使球与地面接触，然后从静止释放小球（弹簧始终在弹性限度以内）则：a. 运动过程中距地面的最大高度为2h；b. 球上升过程中势能不断变小；c. 球距地面高度为h时，速度最大；d. 球在运动中的最大加速度是kh/m解析：因为球在竖直平面内做简谐运动，球从地面上由静止释放时，先做变加速运动，当离地面距离为h时合力为零，速度最大，然后向上做变减速运动，到达最高点时速度为零，最低点速度为零时距平衡位置为h，利用离平衡位置速度相同的两点位移具有对称性，最高点速度为零时距平衡位置也为h，所以球在运动过程中距地面的最大高度为2h，由于球的振幅为h，由可得，球在运动过程中的最大加速度为，球在上升过程中动能先增大后减小，由整个系统机械能守恒可知，系统的势能先减小后增大。

所以正确选项为acd。

2. 静电场中的对称性例如图1所示，带电量为+q的点电荷与均匀带电薄板相距为2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心。

若图中b点处产生的电场强度为零，根据对称性，带电薄板在图中b点处产生的电场强度大小为多少，方向如何？（静电力恒量为k）。

解析：在电场中a点：板上电荷在a、b两点的电场以带电薄板对称，带电薄板在b点产生的场强大小为，方向水平向左。

3. 电磁现象中的对称性例如图2所示，在一水平放置的平板mn的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为b，磁场方向垂直于纸面向里。

浅谈“对称性”在高中物理力学问题中的应用对称性在物理学中是一个非常重要的概念，它在高中物理力学问题中有着广泛的应用。

对称性不仅在物理定律的推导中起着重要作用，还在问题的求解中提供了很大的便利。

本文将浅谈对称性在高中物理力学问题中的应用，包括对称性的定义、对称性在动力学问题和静力学问题中的应用，以及对称性对问题求解的影响等方面。

我们来谈一谈对称性的定义。

对称性是指在某种变换下，系统的性质保持不变。

这种变换可以是空间平移、空间旋转、时间平移、空间反演等。

在物理学中，对称性是指系统在一定变换下具有不变性，即系统的物理规律在这些变换下保持不变。

如果一个系统在空间平移下保持不变，我们就说这个系统具有空间平移对称性。

对称性可以帮助我们简化问题、提高问题求解的效率，并且为我们提供新的物理洞察。

在动力学问题中，对称性的应用相当广泛。

在运动学中，如果我们研究一个质点在保守力场中的运动，我们可以利用能量守恒定律和动量守恒定律求解问题。

而这些定律的成立与系统具有时间平移对称性和空间平移对称性密切相关。

时间平移对称性表示系统在不同时刻具有相同的物理规律，而空间平移对称性表示系统在不同位置上具有相同的物理规律。

这些对称性为我们提供了宝贵的物理规律，帮助我们求解动态问题。

在静力学问题中，对称性同样也具有重要的应用。

在研究力矩平衡的问题时，我们需要考虑力矩的平衡条件。

如果一个系统具有旋转对称性，即系统的性质在绕某个轴的旋转下保持不变，那么我们可以利用这个对称性简化问题的求解。

通过选择合适的坐标系，我们可以使得问题的解析变得更加简单，从而提高求解的效率。

对称性在静力学问题中提供了很大的便利，帮助我们理解问题的本质。

对称性的应用不仅限于问题的求解，它还可以为我们提供新的物理洞察。

对称性的破缺通常会导致新的现象的出现。

在物质中，如果原子间的排列具有一定的对称性，那么这种对称性可以影响物质的性质。

而当对称性破缺时，新的性质就会出现，这为我们提供了理解材料性能变化的重要线索。

高中物理力学问题中对称性的应用初探摘要：物理力学在高中物理中一直是教学的难点，尤其是对称性的应用。

为了帮助学生掌握力学相关知识，通过对物理力学知识进行重点内容教学，对力学中的对称性解题进行相关的分析与解答，完成学生对力学知识点的掌握，实现对学生物理核心素养的培养工作。

关键词：高中物理力学问题对称性解题方法高中物理中有关力学的学习重点在于灵活运用物理知识，要让学生掌握“对称性”核心的难点及答题技巧，从而对知识点进行深度剖析，完成对知识内容的快速分析及解答，进而加强学习质量和对核心知识的灵活运用。

通过对力学知识的难点解析，完成初步知识的学习，进而再增加一些难度，对“对称性”问题进行灵活的解题，最终完成高中整体物理学习能力的提升。

一、对称性在高中物理力学问题研究中的积极作用高中教育是以新课改为前提的教育形式，尤其是高中物理更注重教学方法、解题思维的研究，要求高中学生在学习物理专业的基础上，更要重视其实践能力方面的培养。

在多年的教育过程中，力学一直都是高中物理的教学重点，也是知识难点，所以，关于力学的研究课程在高中课程的学习占比较大，教师应不断探索适用于当前学生心智的教学方法，将“对称性”的解题思维、解题方法传授给学生，这样才能降低学生对力学知识学习的难度，提升学生主动参与课堂学习的机会和能力。

二、“对称性”在高中物理力学问题研究中的运用1.“对称性”在高中物理力学物体质量问题中的合理使用。

在高中物理教学过程中，经常会遇见寻找物体重心的问题，如果所涉及的物体在形状、密度等方面有相关的参数，那么寻找物体重心的题就比较好解决了。

如果图形较为规则，物体中心位置基本就是重心所在的位置；如果遇见不规则、不对称图形，即使密度相同，物体的中心与重心也不会在同一位置。

这时，就需要利用“对称性”的方法，寻找物体的重心。

2.“对称性”在高中物理力学特殊碰撞问题中的合理运用。

高中物理习题中经常遇到碰撞、摩擦的问题，进而产生物体间相互的作用力。

108海外文摘随着新课程改革的不断推进，新的教学方法和教学模式不断被提出，主要目的还是提高教学的质量。

“对称性”在高中物理力学问题中有很大的应用价值，对于解决高中物理力学问题有很大的帮助。

新时期，高中物理教学要改变传统单一的教学模式，尊重学生主体地位，注重培养学生多种思维能力，促进学生更好的发展。

“对称性”不仅可以简化物理题目，降低难度，还可以培养学生灵活的思维能力。

1“对称性”在高中物理力学问题中的应用1.1 对称性在高中物理力学物体质量问题中的合理使用在高中物理力学关于物体质量的教学中，经常会遇到“确定物体重心”的问题。

如果所要确定重心的物体质量和密度均匀，形状规则，那么物体的重心基本上都可以直接确定为在物体的中心。

如归没有“质量、密度均匀，形状规则”这个前提条件的话，就算物体的密度一定，形状不规则或者不对称的物体的重心不可能与物体的几何中心重合。

在这种情况下，“对称性”就会成为解决问题的关键方法[1]。

比如，这样一道题目，将一根质量分布均匀的圆形铁棒一分为二，分成两根长短粗细完全一样的圆形铁棒，求这两个圆形铁棒的重力。

想要求圆形铁棒的重力，就必须要确定两根圆形铁棒的重心的位置。

学生在这个阶段的知识可能不足以支撑他们找出圆形铁棒的重心。

这就要求教师引导学生仔细地反复阅读题干，根据题干要求画出图形，利用“对称性”的原则，切割填补，使所研究的对象变成可以利用“对称性”解决的，在很大的程度上，可以降低题目的难度，提高学生解题的速度和解题的准确性。

1.2 对称性在高中物理力学特殊碰撞问题中的合理运用高中物理力学问题中关于碰撞的解释是两个物体或粒子在极端的时间内发生相互作用。

依据物体能量转移的方式，可以将物体或者粒子的碰撞分成弹性碰撞和非弹性碰撞这两种。

前者在碰撞前后动能不发生变化，不会发生能量的转换。

后者在发生之后，部分的动能会转换成其他能量形式，动能不守恒[2]。

例如，有一个直角光滑的墙壁, 把一个弹性小球在墙壁x、水平面高度h 的点a 上进行操作, 将小球以一定的初速度抛出，小球在与墙壁发生短暂的碰撞后，掉在距离墙壁的x 2水平面b 点, 根据以上的条件求出小球初始速度是多少?在解答这道题目的时候，学生必须先要将仔细地阅读和分析题目，在审题的过程中，抓住题干中重点的信息。

高中物理力学问题中对称性的应用研究作者：赵炳睿来源：《中国校外教育(上旬)》2019年第02期【摘要】高中素质教育改革的深入，加快了高中物理教学模式改革创新的速度，促使高中物理老师不断创新物理课堂教学环节和教学手段。

力学问题是高中物理教学内容的主要内容，直接影响了高中学生物理成绩以及高考总成绩。

通过分析加强高中物理力学问题中对称性研究力度的重要性和必要性，介绍对称性对研究和解决高中物理力学问题的积极作用，为高中生深入探究物理奥秘奠定基础。

【关键词】对称性高中物理力学问题应用经济社会的蓬勃发展以及物理技术在社会各领域中的广泛运用，都提高了人们对物理教育事业的重视程度。

而高中学生物理成绩的高低，则直接影响了高中学生的高考成绩，对高中学生未来发展都产生了深远影响。

高中物理涉及人们工作生活的方方面面，物理问题更是包罗万象，应用范围特别广泛。

常见的高中物理学问题主要包括物理力学、牛顿定律、曲线运动等，虽然这些物理学问题看似比较简单，彼此之间毫无任何关联性，但是每一个物理学问题的解决都必然会用到其他的物理学知识，对高中学生物理学理论知识的实践运用能力以及灵活变通能力的要求较高。

一、分析对称性在高中物理力学问题研究中的积极作用高中素质教育以及新课程标准改革的大背景下，高中物理学科的教学模式、教学理念以及教学目标都发生了巨大的变化，在要求高中学生掌握更多物理专业理论知识的基础上，更加重视高中学生物理素养以及物理实践能力的培养。

一直以来，力学部分都是高中物理教学的重点内容，也是高中学生学习物理知识的难点，但是因力学问题在高中物理教学内容中所占比例较大，是高考物理的必考知识点之一，因此，高中学生必须充分认识到学习物理力学相关知识的重要性，并做好力学知识的学习难度较大的心理准备，正确并合理利用对称性的方法和思路来解决物理力学问题，有利于降低高中物理力学知识的学习难度和提高学生顺利解答力学问题的几率。

二、对称性在高中物理力学问题研究中的运用1.对称性在高中物理力学物体质量问题中的合理使用。

高中物理解题方法专题指导对称法一．方法介绍由于物质世界存在某些对称性，使得物理学理论也具有相应的对称性，从而使对称现象普遍存在于各种物理现象和物理规律中．应用这种对称性不仅能帮助我们认识和探索物质世界的某些基本规律，而且也能帮助我们去求解某些具体的物理问题，这种思维方法在物理学中称为对称法.物理中对称现象比比皆是，对称的结构、对称的作用、对称的电路、对称的物像等等．一般情况下，对称表现为研究对象在结构上的对称性、物理过程在时间上和空间上的对称性、物理量在分布上的对称性及作用效果的对称性等．用对称性解题的关键是敏锐地抓住事物在某一方面的对称性，这些对称性往往就是通往答案的捷径,利用对称法分析解决物理问题，可以避免复杂的数学演算和推导，直接抓住问题的实质，出奇制胜，快速简便地求解问题．二．典例分析例1如图所示，轻弹簧的一端固定在地面上，另一端与木块B相连，木块A放在木块B上，两木块质量均为m , 在木块A上施有竖直向下的力F,整个装置处于静止状态。

（1）突然将力F撤去，若运动中A、B不分离，则A、B共同运动到最高点时，B对A的弹力有多大?(2)要使A、B不分离，力F应满足什么条件?例2.如图甲所示，ab是半径为R的圆的一条直径，该圆处于匀强电场中，场强为E，在圆周平面内，将一带正电q的小球从a点以相同的动能抛出，抛出方向不同时，小球会经过圆周上不同的点，在这些所有的点中，到达c点时小球的动能最大．已知∠cab=300，若不计重力和空气阻力，试求：(1)电场方向与直径ab间的夹角θ；(2)若小球在a点时初速度方向与电场方向垂直,小球恰好能落在c点，则初动能为多少?例3.如图所示，正方形匀强磁场磁区边界长为a，由光滑绝缘壁围成．质量为m、电量为q的带正电的粒子垂直于磁场方向和边界，从下边界的正中央的A 孔射人磁区中，粒子和壁碰撞时无能量和电量损失，不计重力和碰壁时间，设磁感应强度的大小为B ，粒子在磁场中运动半径小于a ，欲使粒子仍能从A 孔射出，粒子的入射速度应多大?在磁场中的运动时间是多少?并在下面框中画出轨迹图．例4.如上图甲所示，在半径为r 的圆柱形区域内，充满与圆柱轴线平行的匀强磁场，一长为3r 的金属棒MN 与磁场方向垂直地放在磁场区域内, 棒的端点MN 恰在磁场边界的圆周上，已知磁感应强度B 随时间均匀变化，其变化率为tB∆∆＝k ，求MN 中产生的电动势为多大?三．强化训练( )1.如图所示，相对的两个斜面，倾角分别为370和530，在顶点把两个小球以同样大小的初速度分别向左、向右水平抛出，小球都落在足够长的斜面上．若不计空气阻力，则A 、B 两个小球在空中运动的时间之比(sin 370＝0.6，COS 530＝0.8)A ．1:lB ．4:3 C.16:9 D ．9:1( )2.如图所示，两块相同的竖直木板A 、B 之间有质量均为m 的四块相同的砖,用两个大小均为F 的水平力压木板，使砖静止不动，设所有接触面间的动摩擦系数为μ，则第二块砖对第三块砖的摩擦力的大小为A ．0B ． mgC ．μFD ．2mg3.如上图所示，一块均匀的半圆形薄电阻合金片，将它按图甲方式接在电极A 、B 之间，其电阻为R ，将它按图乙方式接在电极C 、D 之间，求其电阻值．(电极电阻忽略不计)4.沿水平方向向一堵竖直光滑的墙壁抛出一个弹性小球A ，抛出点离水平地面的高度为h ，距离墙壁的水平距离为s ，小球与墙壁发生弹性碰撞后，落在水平地面上，落地点距墙壁的水平距离为2s ，如图a 所示．求小球抛出时的初速度.5.如图所示，在空间中的A、B两点固定着一对等量正点电荷，有一带电微粒在它们产生的电场中运动，设带电微粒在运动过程中只受到电场力的作用，带电微粒在电场中所做的运动可能是：A.匀变速直线运动、B．匀速圆周运动、C类似平抛运动、D．机械振动．现有某同学分析如下：带电粒子在电场中不可能做匀变速直线运动与类似平抛运动，因为带电粒子在电场中不可能受到恒定的外力作用，所以A、C是错误的，也不可能做匀速圆周运动，因为做匀速圆周运动的物体所受的合外力始终指向圆心充当向心力，图示中两点电荷所产生的电场不可能提供这样的向心力，所以B也是错误的．只有D正确，理由是在AB 连线中点O两侧对称位置之间可以做机械振动。