物理思維與規律在化學中的應用

葉時慧

摘 要:化學是一門與工農業生產、環境保護、日常生活、能源、資源、衛生保健等有著密切關系的學科。實行新課程改革后,2009年浙江高考實行3+x的考試模式,所以在平時要加強知識與思維方式以及與其他學科的銜接,本文借此提出幾點認識,與廣大同仁商榷。

關鍵詞:物理思維 物理規律

化學是一門與工農業生產、環境保護、日常生活、能源、資源、衛生保健等有著密切關系的學科。理科綜合試題突出了學科間的相互滲透,綜合性強。試題考查的內容也是各學科的綜合,它有機地滲透了物理、化學、生物、環保、生態、數學、思維學等多學科知識內容,具有較強的學科融合性,超越了“學科本位”意識。針對這一新情況,在化學教學中加強跨學科知識、思維的傳授和應用就顯得尤為重要和必要。

一、自然科學一般方法的系統應用

物理、化學都屬自然學科范疇,這之間存在著許多共同的關鍵性概念,如質量、能量、運動、作用力、氣體、電子、平衡、體系、環境等。在這些共同概念之間不僅有知識之間的互相滲透,也有方法上的互相融合。在共同知識的演繹下,出現了一些系統的公共思維模式與基本方法,只不過是各門學科對這些結合點知識的研究方向不同。如守恒思想的應用在化學方面,主要表現有:質量守恒、物質的量守恒、原子守恒、電子守恒、電荷守恒。表現在物理方面有:質量守恒、能量守恒、機械能守恒、動能守恒、動量守恒、電量守恒等。平衡的動態性在化學上最突出的是化學平衡、電離平衡、溶解平衡、水解平衡;物理學上則有力及力矩的平衡、理想氣體中的P、V、T變化的平衡。

二、專門方法的嫁接應用

1.圖像的處理方法

如速率是物理運動學中所講的一個基本物理量,有關圖像的表示方法、圖像中點、線、面的含義等都可以完全轉移到化學反應速率圖像中得到應用。

2.實驗數據處理方法的嫁接

化學和物理不同,正如著名學者吳國慶在一篇文章中談及物質的物理性質時指出:“化學和物理不同的是,物理關心的是各種性能的理論和正確測量物質性能的方法的原理和儀器,而化學卻關心具體物質的具體性能(包括各種具體的數據)?！币虼酥袑W物理學實驗大多都注重物質運動規律研究,在實驗過程中為了減少誤差,往往要培養學生處理實驗數據的能力,包括數據的合理組合、數據的篩選評價、數據的遷移轉換、數據的歸納統計等。而日常的化學實驗在這方面就存在不足,在平時的習題訓練中,如果能將這些方法嫁接來處理一些綜合性的化學應用實驗習題,見到新型化學題如1994年全國高考卷37題,1999年上海卷26題和32題將會游刃有余,得心應手。

三、學科規律的對比理解

1.楞次定律與勒沙特列原理

表面看這兩個定律之間毫無關系,仔細推敲定律的內涵,它們都是研究“補給” 現象的規律。楞次定律作為判斷電磁感應現象中的感應電流方向的規律,通俗的理解為“感應電流的效果總是反抗產生感應電流的原因”;勒沙特列原理作為判斷平衡移動方向的基本原理也可理解為“平衡的移動方向總是反抗給定因素的原因”。它們之間都可簡單的比喻為“來拒去留”,因此研究方法與思維形式都是一致的。如果在化學課上講完勒沙特列原理后能引導學生類比物理上的楞次定律,在物理課上講完楞次定律后能引導學生類比化學上勒沙特列原理,學生的整體思維肯定會產生一次飛躍。

2.氣體狀態方程與阿佛加德羅定律

物理學是基礎,化學是物理的發展,從史學角度看,氣體狀態方程、克拉珀龍方程與阿佛加德羅定律之間都是有聯系的,隨著學科分工的不同,容易讓人將兩者割裂,在化學課上巧妙地引入氣體狀態方程、克拉珀龍方程就有利于學生對阿佛加德羅定律及推論、氣體摩爾體積更深刻地理解應用。

總之,化學與物理之間沒有特別嚴格的區別,在不同的課堂從不同的角度對比講授,既可結合共性中的系統方法,又可嫁接個性中的專門方法。這將對培養學生的綜合應用能力是大有裨益的,尤其在化學科中借用物理的方法往往能起到事半功倍的效果。

參考文獻:

1.浙江省普通高中新課程課前培訓資料匯編

2.孫可平,鄧小麗著.《理科教育展望》,華東師范大學出版社,2002

3.田世昆,胡衛平著.《物理思維論》,廣西教育出版社,1996

作者單位:浙江省衢州高級中學