化學知識在初中物理電學與力學教學中的作用

王燦+韓寧

隨著教育改革的不斷深化，讓學生了解和掌握學科之間的滲透成為重點考核內容，尤其是在物理和化學學科之間聯系較為密切.物理和化學是相輔相成的，尤其是化學知識在初中物理電學和力學教學中能夠生動、形象地表現物理現象，幫助學生理解和記憶，提高學習效果.因此，研究化學知識在初中物理電學和力學教學中的作用很有必要.

一、化學知識可以詮釋物理現象

在初中物理教學中，借助化學知識可以將復雜、抽象的物理現象生動形象地展現出來，幫助學生深層次地理解和記憶.

例如，如圖1，燒杯內裝有CuSO4溶液，將A、B兩個碳棒分解用導線接在電源的兩極a和b，幾分鐘后取出B碳棒，可以看到碳棒上有一層暗紅色物質附著，從中可以得出以下結論：（1）電源a處是正極，b則是負極，液體內的電流方向為A→B.（2）電源a處是負極，b則為正極，液體內的電流方向仍然為A→B.（3）電源a處是正極，b則是負極，液體內電流方向為B→A.（4）電源a處是負極，b則為正極，液體內電流方向為B→A.不難看出，B碳棒上附著的暗紅色物質是銅，主要是由于在接通電源前，CuSO4溶液中的Cu2+和SO2-4在水中自由移動，接通電源后受到電壓影響，自由移動的離子的運動軌跡轉變為定向移動，根據異電荷相互吸引的原理，帶負電的SO2-4逐漸朝著電源負極的碳棒方向移動，而Cu2+得到電子還原成銅，附著在碳棒上.從中可以看出，a是電源正極，b則是電源負極，液體內Cu2+的移動方向是朝著正極方向移動.電流在通過CuSO4溶液時，同電源兩級連接的碳棒發生氧化還原反應，從化學角度可以看出，此種現象就是化學中的“電解”現象.題目中電壓、電荷和電流方向等相關概念來確定離子移動方向，集合電解相關知識，有利于學生理解CuSO4溶液中的Cu2+氧化還原為銅的原理.

又如，如圖2，在一個密閉容器內裝有石灰石和稀鹽酸，燒杯附近放著小球，請分析石灰石和稀鹽酸反應前后小球對容器底的壓力變化情況.通過對小球受力分析來看，容器底對小球受力公式為N=G-F氣浮，燒杯內的物質在發生化學反應后會生成CO2.根據阿基米德原理，小球在受到氣體浮力作用下，隨著浮力的增加支持力逐漸減小，小球對容器底壓力與支持力相同，所以小球對容器底的壓力逐漸減小.

二、化學因素影響物理量的性質

例如，如圖3，如何判斷出化學電池的正極和負極？通過對鋅板和銅板浸入H2SO4溶液中，接通電源后，Zn化學性質較之Cu更加活潑，所以在Zn和H2SO4溶液發生化學反應后，鋅板逐漸消融，還原為Zn2+，失去電子后進入到H2SO4溶液中，溶液中的SO2-4則逐漸轉移到鋅板方向，H+向銅板移動，鋅板聚集負電荷后變為電源的負極，銅板聚集正電荷成為電源正極.此外，受到電壓作用，鋅板上自由電子經由外部電路進入到銅板中，促使銅板上的H+發生還原反應，形成氫氣，所以可以觀察到銅板上出現氣泡現象.

化學電池組成需要特定條件，首先要求兩極元素活動特性不同，溶液中含有大量自由離子，電擊上發生化學反應.活動性較弱的成為電源正極，而活動性較強的則轉變為電源負極.這一現象與金屬自由電子定向移動方向和電力方向相反規律相一致.此外，還可以利用化學原理來計算物理量，盡管這種解題方法難度較大，但是一般情況下會利用化學反應方程式計算物體質量，其中還包括壓強計算、浮力等內容，因此需要學生掌握化學反應方程式，有效解決物理問題.

綜上所述，化學與物理的聯系較為密切，很多化學知識可以靈活運用到物理解題中，幫助學生直觀了解物理現象，理解物理知識，提高解題效率.