劉琳

摘 要：以對(duì)稱思維方法分析和解答物理問題，往往可以避免繁冗的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，一下子抓住問題的物理本質(zhì)，使分析問題的思路變得清晰，尤其是一些帶有高等數(shù)學(xué)背景的試題。拿到高考題，考生應(yīng)用對(duì)稱的思想解決問題可以更快速地求解問題。主要解析了對(duì)稱思想在電場中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：對(duì)稱；電場；微元；疊加

對(duì)稱性思想普遍存在于各種物理現(xiàn)象、物理過程和物理規(guī)律之中，反映了生活中的物理世界和諧優(yōu)美。應(yīng)用對(duì)稱思想不僅能幫助我們認(rèn)識(shí)和探索物質(zhì)世界的某些基本規(guī)律，而且也能幫助我們?nèi)デ蠼饽承┚唧w的物理問題。對(duì)稱思想方法也備受高考命題者的青睞，這種思想方法既可以考查基本能力，也可以從側(cè)面體現(xiàn)考生的直觀思維能力和客觀的猜想推理能力。下面通過幾道高考題具體解析一下對(duì)稱思想在電場中的應(yīng)用。

1.（2012海南物理12）N（N>1）個(gè)電荷量均為q（q>0）的小球，均勻分布在半徑為R的圓周上，示意如右圖，若移去位于圓周上P點(diǎn)的一個(gè)小球，則圓心O點(diǎn)處的電場強(qiáng)度大小為_____，方向______。 （已知靜電力常量為k）

2.（2013新課標(biāo)1理綜15）如右圖，一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷，在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a、b、d三個(gè)點(diǎn)，a和b、b和c、c和d間的距離均為R，在a點(diǎn)處有一電荷量為q（q>0）的固定點(diǎn)電荷。已知b點(diǎn)處的場強(qiáng)為零，則d點(diǎn)處場強(qiáng)的大小為（k為靜電力常量） （ ）

【答案】B

解析：由于b點(diǎn)處的場強(qiáng)為零，根據(jù)電場疊加原理知，帶電圓盤和a點(diǎn)處點(diǎn)電荷在b處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小相等，方向相反。均勻帶電圓盤在左右兩側(cè)產(chǎn)生的電場具有對(duì)稱性，在d點(diǎn)處帶電圓盤和a點(diǎn)處點(diǎn)電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)方向相同，所以E=k■，所以B選項(xiàng)正確。

3.（2006甘肅）均勻帶電細(xì)桿，P1、P2是位于ab所在直線上的兩點(diǎn)，位置如下圖所示。ab上電荷產(chǎn)生的靜電場在P1處的場強(qiáng)大小為E1，在P2處的場強(qiáng)大小為E2。則以下說法正確的是（ ）

A.兩處的電場方向相同，E1>E2

B.兩處的電場方向相反，E1>E2

C.兩處的電場方向相同，E1

D.兩處的電場方向相反，E1

解析：把細(xì)桿看成左右相等的兩段，左面的叫a，右面的叫b。（假定桿帶正電）先看P1，因?yàn)轭}設(shè)中說是均勻帶電細(xì)桿，又因?yàn)镻1在a正中間，所以a對(duì)其不產(chǎn)生電場，E1由b產(chǎn)生，方向向左。再看P2，因?yàn)榧俣U帶正電，所以E2方向向右。大小可以看成由a和b在P2處產(chǎn)生的電場疊加。因?yàn)镻1P2對(duì)于b來說對(duì)稱，所以b對(duì)P2處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小也為E1，再加上a對(duì)P2處產(chǎn)生的場強(qiáng)，所以E2>E1，故選D選項(xiàng)。

綜上所述，對(duì)稱法是從對(duì)稱性的角度研究，處理物理問題的一種思維方式，利用這一思路來分析和求解物理問題，能直接抓住問題的實(shí)質(zhì)，出奇制勝，快速便捷地求解問題。

利用對(duì)稱法解題的思路：（1）領(lǐng)會(huì)物理情景，選取對(duì)象；（2）在仔細(xì)審題的基礎(chǔ)上，深刻剖析物理現(xiàn)象及過程，建立清晰的物理情景；（3）透析研究對(duì)象的屬性、運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及規(guī)律，尋找研究對(duì)象的對(duì)稱性特點(diǎn)；（4）利用對(duì)稱性特點(diǎn)，依物理規(guī)律求解。

參考文獻(xiàn)：

劉珂.淺談兩例高考物理試題中的大學(xué)普通物理背景及普通物理在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用[J].科教導(dǎo)刊，2011（3）.

（作者單位 河北省唐山市第一中學(xué)）