安徽物理高考中的对称思想

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1、安徽物理高考中的对称思想程永祥（安徽省萧县中学，44490398@qq.com）摘要：木文从三个方面阐述了高屮物理屮对称思想在安徽高考考题屮具体体现，并归纳总结出这类问题的解决思路。关键词：安徽高考吋空对称运动对称运算对称引言物理学是优美的，它的美不仅表现在物理规律的简洁性，也体现出物理现象、过程和规律的对称性，在平日的学习和教学中经常能感受到这种特征给我们带来的惊讶和感叹。这几年的高考中也有很多考题体现出了对称的思想，对一线教师来说，就要求能总结和归纳出这一思想并实施于教学中，培养学生了解并运用对称的思维來

2、解决物理问题。高中物理中常见的对称通常有：时空对称性、运动对称性和运算对称性等，卜•面接结合近几年的高考试题进行阐述。一、时空对称性例1.（2013年安徽卷第15题）图中日、b、c、〃为四根与纸而垂直的长直导线，其横截面积位于正方形的四个顶点上，导线中通有大小相等的电流，方向如图所示。一带正电的粒子从正方形屮心0点沿垂直于纸面的方向向外运动，它所受洛伦兹力的方向是OA.向上B.向下C.向左O•OD.向右解析：由对称性可知，b、d两根导线在0点产生的磁场一定抵消了，再由右手螺旋定则可判断出a、c导线在0的磁场方

3、向水平°向左，根据左于•定则可知该正电荷受到的洛伦兹力方向是向下的，故选择B项。例2.（2013年安徽卷第20题）如图所示，丸"平面是无穷大导体的表面，该导体充满zvO的空间，z〉0的空间为真空。将电荷为g的点电荷置于7轴上沪力处，则在兀Qy平面上会产生感应电荷。空间任意一点处的电场皆是由点电荷Q和导休表面上的感应电荷共同激发h的。已知静电平衡时导体内部场强处处为零，则在Z轴上z-仝处的场强大小为（斤为静电力2常量）/2q2q46%32%4oB.kC.k/2014年安徽省基础教育教育教学论文D.k?9h2解析

4、：据对称性，感应电荷在导体内外两侧空间产生的电场强度的大小相等，方向相反，血内部一点的电场强度为q和感应电荷产生的电场强度的合矢量.q在-盘处产生的场强为：E严一,由于导体远端距离-纟处很远，影响可以忽21MV9/?22-/?U丿略，故导体在处产生的场强近似为近端在该处的场强，由该处的和场强为零可知，近端2在该处场强为E2=-E}=-一二単,再很据对称性可得导体近端在乞处场强为-1<3V9/z22-hU丿E?二E严智这样，勺处实际场强为电荷q以及导体近端感应电荷共同产生的场强的矢量9/z22和，即斗典半,选择

5、D答案（力丫9/?29/?2<2,小结：这两个考题主要体现了物理量在空间的对称性，其主耍思想是从几何位置的对称体现物理量的对称，这一类型是高中物理中最为常见的，也是对称性最基木的表现，学生比较容易理解，这样的考题还有很多，在磁场类题目中尤其多，这里就不在一一列举了。二、运动过程的对称性例3（2009年安徽卷第18题）在光滑的绝缘水平面上，冇一个正方形的abed,顶点日、c处分别固定一个正点电荷，电荷量相等，如图所示。若将一个带负电的粒子置于〃点，自由释放，粒子将沿着对角线力〃往复运动。粒子从力点运动到〃点的过

6、程屮（）A.先作匀加速运动，后作匀减速运动B.先从高电势到低电势，后从低电势到高电势C.电势能与机械能之和先增大，后减小D.电势能先减小,后增大解析:等量同种正电荷的电场分布是关于它们的连线对称的，该负电荷在b点释放后先加速运动到bd的中点，再减速运动到d点，运动过程是对称的，所以从b到d电场力先做正功后做负功，由功能关系可得电势能先减小后增大，选D项•其他几种运动过程的对称性。（前两小题解答过程略）项分析不再赘述。例4.（2009年安徽卷第23题）如图所示，匀强电场方向沿兀轴的正方向，场强为£在ACdf0）

7、点有一个静止的中性微粒，由于内部作用，某一时刻突然分裂成两个质量均为加的带屯微粒，其中屯荷量为g的微粒1沿y轴负方向运动,经过一段时间到达（0,—d）点。不计重力和分裂后两微粒间的作用。试求（1）分裂时两个微粒齐自的速度；（2）当微粒1到达（0,—d）点时，电场力对微粒1做功的瞬间功率；（3）当微粒1到达（0,—d）点时，两微粒间的距离。解析：木题的对称性主要在第（3）小题得到体现，是一（3）两微粒的运动具有对称性，如图所示，当微粒1到达（0,-刃点吋发生的位移则当微粒1到达（0,-刃点吋，两微粒间的距离为B

8、C=例5.（2013年安徽卷第24题）如图所示，质量为M、倾角为a的斜面体（斜面光滑且足够长）放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数为“,斜面顶端与劲度系数为£、自然长度为/的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为加的物块。压缩弹簧使具长度为？/4时将物块由静止开始释放，且物块在以后的运动中，斜面体始终X处于静止状态。重力加速度为g。上辫R（1）求物块处于平衡位置吋弹簧的长度；丿'（2）选物块