量变到质变规律在物理教学中的渗透

杜裕祖

[摘要] 在物理教学中,要使学生在分析认识物理变化过程的同时,教师还要有意识地引导学生逐步悟出并掌握其辩证规律,这是传授物理知识的一种行之有效的方法。

[关键词] 量变 质变 教学渗透

马克思主义哲学认为自然界是一个永恒运动着的物质世界。整个世界充满着矛盾和斗争,但又相互联系,是对立统一和不断发展的,即是一个矛盾的世界。物理学是研究物理结构、物质运动及其基本规律的科学,它包含着及其丰富的辩证唯物主义内容,是辩证唯物主义的基础。因此,物理教学中对于培养学生辩证唯物主义的世界观、科学的思维方法以及实事求是的科学态度具有得天独厚的条件。物理学的教材体系安排和教材内容间的内在联系都是辩证的。所以在教学中要充分利用教材,备课是要重视用辩证唯物主义观点来分析教材,讲授时要用辩证唯物主义观点去阐述物理知识解释自然现象,并注意纠正学生中的不正确的观点。下面就教学中的一些探索谈一点体会。

自然界的一切事物的发展变化过程,都是量变到质变的过程。量变是事物发展的必经阶段,事物的变化首先表现为数量的变化,当数量变化到一定时期便会产生一个飞跃,引起事物质的变化,即量变引起质变。质变结束后又转化为新的量变,开始新的矛盾发展史。

在“物态变化”这一章的教学中,通过物态变化的过程分析,使学生悟出物理运动量变到质变的道理并认识到量变到质变的辩证规律。例如:晶体分子的排列是有规律的,当它吸收热量温度升高时,分子的振动加剧,晶体的硬度、体积等发生量的变化;继续加热,量的变化不断积累,当温度升到一定程度——熔点时,再继续供给热量,分子间的相互作用已不能把分子限制在平衡位置附近振动,此时有规律的点阵排列被破坏,固态开始变成液态,这就是溶解。此时发生了质变而温度保持不变,这个温度即熔点就是质的变点。当晶体全部溶解为液体后,对液体继续加热,温度又开始升高,发生新的量变。在一定条件下,温度升高到沸点时,并继续加热,液体的表面和内部同时开始发生剧烈的汽化,这就是沸腾,这时又发生了新的质变。因此在物态变化中,总是先由量变逐渐变化然后发生质的飞跃即质变。

物质在发生物理变化过程的变化时,量变往往不是单纯的量变,质变也不是单纯的质变,量变和质变是相互交错,相互渗透的。一方面,在物理过程发生点的量变过程中,往往有许多阶段性的部分质变。例如,水要达到沸点才能沸腾,但在沸腾之前就有蒸发现象。在沸点以下,温度越高,蒸发越快,部分质变就增加,水的表面液态变为汽态的水分数就增加,但不会使水的表面和内部同时发生汽化而引起根本质变。量在物理临界状态也有量变,这是因为物质的物理过程发生变化的临界状态使一个量变转化为质变到完成质变的过程,这个过程在时间上有长或短的持续,决不可能在同一时间内全部实现;在空间上有大或有小规模,也绝不能一下子全部完成。例如,加热晶体,温度达到熔点时开始溶解,溶解部分的数量有个别逐渐增多,继续加热直至全部溶解。又如水的沸腾,水的聚集状态由液态变为汽态,在沸点水分子是一个个地沸腾起来的,直到最后完成质变。

在以上都体现出以量为界限的“关节”点。例如,在物态变化中的熔点、沸点。从汽态到液态的临界温度和临界压强等都是以量为界限“关节”点。是物理学上的临界概念,它们均属学习的重点。只有在正确理解物理临界概念,并特别注意研究临界状态前后量变的特点,才能深刻理解有关的物理现象和概念。例如,气体的温度没有降到临界温度以下,无论加多大的压强也不能使之液化。只有弄清了临界温度的概念,才能区分汽和气,人们习惯上把低于临界温度的气体物质称为汽,而把高于临界温度的称之为气。因此,临界温度是汽与气的分界点,它们的根本区别是能否单独加液化。

关于量变到质变的规律,在物理学中体现的很多,如摩擦中的最静摩擦力,天体运动的环绕速度、脱离速度、逃逸速度,弹性形变中的弹性限度,光传播中光线从密媒质射向疏媒质发生全反射现象的临界角,金属发生光电效应现象的极限频率,原子核物理中的临界质量和临界体积,超导体的转变温度等等。这些物理变化的过程不仅反映出量变到质变的辩证规律,同时也反映出量变与质变过程中二者相互交错与渗透的关系。所以在物理教学中使学生在分析认识物理变化过程的同时,教师有意识地引导学生逐步悟出并掌握其辩证规律是传授物理知识的一种行之有效的方法。

当然,辩证唯物主义教育用于物理教学,并不要求教师在课堂上加进一些哲学的概念和术语,而是要结合教材有意识地运用辩证唯物主义观点和方法去引导去帮助学生,使学生通过自己的认识悟出道理和规律,从而达到对学生进行世界观、方法论的教育之目的,同时又达到提高物理教学质量的目的。