例談物理教學中整體與局部關(guān)系的處理

摘要:筆者提出物理教學中整體與局部關(guān)系的處理話題，主要基于兩點考慮:一是整體與局部的關(guān)系是普遍存在的，無論是物理現(xiàn)象及過程，還是物體本身都存在整體與局部的關(guān)系;二是學生在分析和解決問題時，由于認知水平的限制往往只注重物體或物理過程的局部，而忽略整體與局部相互依存，相互作用的關(guān)系，不能從整體著眼，從全局去思考問題。

關(guān)鍵詞: 整體;局部;另劈蹊徑;異曲同工

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2010)8(S)-0019-3

筆者選整體與局部關(guān)系的處理這一話題，主要基于兩點考慮:一是整體與局部的關(guān)系是普遍存在的，無論是物理現(xiàn)象及過程，還是物體本身都存在整體與局部的關(guān)系;二是學生在分析和解決問題時，由于認知水平的限制往往只注重物體或物理過程的局部，而忽略整體與局部相互依存，相互作用的關(guān)系，不能從整體著眼，從全局去思考問題。當我們在教學過程中遇到這樣的問題時，往往只是簡單或機械的告知，學生則被動的接受。教師沒有做有心人，抓住契機加以引導(dǎo)， 對整體與局部的關(guān)系進行歸納和總結(jié)，讓學生成為思考和解決問題時的一種習慣，最終讓學生分析和解決問題的能力得到提高。

下面是筆者結(jié)合多年的教學實踐，談一談在教學中處理整體與局部的關(guān)系的體會。供大家參考和借鑒。

1 看清過程，抓準主流

例1 小明發(fā)現(xiàn)白熾燈泡的燈斷了后，扔了太可惜，于是將斷了的燈絲重新搭上后，再接入電路，燈泡重新亮了起來，他很驚喜。同時他發(fā)現(xiàn)燈絲重新接上后亮度明顯變亮了，這是為什么呢?請您幫他解釋原因。

解析 單獨解釋這個問題并不難，因為燈絲斷了重新搭上后，長度變短，電阻變小，根據(jù)公式P=U2/R當電壓不變，電阻變小時，功率增大，燈泡變亮。但學生會聯(lián)想起前面講過的“接觸電阻”的問題，從而產(chǎn)生干擾，而提出疑問:燈絲斷了后接上，由于接觸電阻的存在，電阻不是變大了嗎?問題出在哪兒?

如圖1所示，連接處的電阻的確比其他地方大，根據(jù)焦耳定律，可導(dǎo)致局部過熱，生活中斷了的導(dǎo)線重新接上，下次十之八九還是在連接處燒斷，就是這個道理。但這種現(xiàn)象只是局部的，從整體看，由于連接，燈絲的長度大大變短，使整體電阻變小。

例2 如圖2所示是一束平行光通過一個透鏡的情景，由圖可知該透鏡是_______透鏡，請在圖中畫出來。

解析 從右邊的局部來看，光線被“會聚”了，學生會不加思考認為是一個凸透鏡。但從光線的整個傳播過程來看情況就不同了，光線經(jīng)透鏡后反而被發(fā)散了，應(yīng)為一個凹透鏡。

2 另辟蹊徑，豁然開朗

例3 如圖3所示，電源電壓不變，滑動變阻器的滑片P從a端滑到b端的過程中電流表示數(shù)將______， 電壓表示數(shù)將______(填“增大”、“減小”或“不變”)

解析 滑動變阻器的滑片P從a端滑到b端的過程中其電阻變大，但由于電路總電阻的變大，通過變阻器的電流在變小。根據(jù)歐姆定律U=IR來判斷變阻器的電壓，將會陷入困境。這時不妨先看變阻器的“鄰居”R1這個局部。它是定值電阻，當通過的電流增大時，其兩端的電壓變大。再從整體的角度來看，電路的總電壓是不變，R1的電壓減小，R2兩端的電壓表示數(shù)自然增大。

例4 掉在水平地面上的彈性小球會跳起，而且彈跳的高度會越來越低。圖4所示為小球彈跳的頻閃照片，小球在1、2位置的高度一樣。下面說法正確的是( )

A.小球在1、2位置的動能相同，機械能也相同

B.小球在1、2位置的動能相同，2位置的機械能較小

C.小球在1、2位置的機械能相同，2位置的動能較小

D.小球在2位置的動能較小，機械能也較小

解析 本題從學生反饋的情況來看，解答情況并不好。錯誤主要集中在A和B兩個選項上。分析其原因，主要是學生沒有弄清在1、2兩位置處小球的動能大小。僅從過程的局部來看，1、2兩處等高，能判斷出兩處的重力勢能相等，而本題恰恰沒有問到，要比較的卻是兩處的動能，解題遇到了困難。這時應(yīng)引導(dǎo)學生從整體著手，從過程的整體來看，由于空氣阻力和撞擊的存在，小球的機械能是減小的，而機械能等于動能和勢能的總和，這樣一來就“豁然開朗”了。故選項應(yīng)為D。圖 4圖 5

例5 在用電流表、電壓表測小燈泡額定功率的實驗中，已知小燈泡標有“3.8V”字樣。小劉同學正確連接好實驗電路，如圖5所示。假若電壓表15V量程損壞，3V量程能正常使用，電源電壓為6V且穩(wěn)定不變，仍利用現(xiàn)有器材完成實驗，你認為應(yīng)如何操作?_________。

解析 電路連接時其他部分不變，將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端即可。實驗時，移動滑片至電壓表讀數(shù)為2.2V。

3 異曲同工，不謀而合

例6 如圖6所示是小明同學測滑輪組機械效率的實驗裝置圖。他做了2.4J的有用功使重物勻速上升了0.4m，不計繩重及摩擦。請你回答下列問題:

(1)小明所用的拉力是多少N?

(2)該滑輪組的機械效率是多少?

(3)動滑輪的重力為多少?

解析 本題的第(3)問有兩種解法:

方法1 從局部受力分析入手:先看動滑輪這個局部，它被3段繩子承擔，所以G物+G動=nF，則G動=nF-G物。

方法2 從總功、有用功和額外功的整體關(guān)系入手:W總=W有+W額，又因為不計繩重及摩擦，W額=G動h，則G動=( W總-W有)/h。

例7 標有“6V 3W”的小燈泡L與額定功率為4W的電阻器R，按如圖7所示電路連接，閉合開關(guān)S時，燈泡L正常發(fā)光，且電流表示數(shù)為0.8A。求:

(1)電阻器R的阻值。

(2)此時小燈泡和電阻器消耗的總功率。

解析 本題第(2)問求總功率時可采取兩種戰(zhàn)術(shù)。

一是，“各個擊破”:電路的總功率等于各用電器功率之和，故P總=P1+P2，則P總=3W+I2R=3W+(0.8A-0.5A)×20Ω=4.8W。

二是，“打整體戰(zhàn)”:電路的總功率等于總電壓乘以總電流，

故P總=UI總=6V×0.8A=4.8W。

4 相互依存，和諧統(tǒng)一

例8 如圖8所示，某實驗小組做“測平均速度”實驗的情形，所使用的小車長為10cm，顯示時間的數(shù)字鐘的時間格式是“時:分:秒”，則小車全程中的平均速度是______cm/s。

解析 本題應(yīng)先從整體入手，根據(jù)v平均=s總/t總進行求解:t總=6s，但s總=?此時就應(yīng)從整體回到局部，結(jié)合車長為10cm，占了“5小格”的長度，由此，可知全程s總=10cm×9=90cm，再代入公式則可計算出平均速度為15cm/s。

例9 如圖9所示，電源電壓保持不變.當閉合開關(guān)后，滑動變阻器的滑片向左移動的過程中，電流表示數(shù)______(填“變大”、“變小”或“不變”)，電壓表示數(shù)______，燈泡變______(填“變亮”、“變暗”或“不變”)

解析 本題可采用局部→整體→局部的方法:滑片向左移時，滑動變阻器(局部)電阻變小，滑動變阻器電阻變小，則導(dǎo)致電路中(整體)的電流變大，燈泡(局部)的變亮，且兩端的電壓變大，根據(jù)電源電壓不變，滑動變阻器(局部)兩端的電壓變小。

參考文獻:

[1]《全日制義務(wù)教育物理課程標準(實驗稿)》.北京:北師大出版社，2001

(欄目編輯 黃懋恩)