物理思维与规律在化学中的应用

叶时慧

摘 要:化学是一门与工农业生产、环境保护、日常生活、能源、资源、卫生保健等有着密切关系的学科。实行新课程改革后,2009年浙江高考实行3+x的考试模式,所以在平时要加强知识与思维方式以及与其他学科的衔接,本文借此提出几点认识,与广大同仁商榷。

关键词:物理思维 物理规律

化学是一门与工农业生产、环境保护、日常生活、能源、资源、卫生保健等有着密切关系的学科。理科综合试题突出了学科间的相互渗透,综合性强。试题考查的内容也是各学科的综合,它有机地渗透了物理、化学、生物、环保、生态、数学、思维学等多学科知识内容,具有较强的学科融合性,超越了“学科本位”意识。针对这一新情况,在化学教学中加强跨学科知识、思维的传授和应用就显得尤为重要和必要。

一、自然科学一般方法的系统应用

物理、化学都属自然学科范畴,这之间存在着许多共同的关键性概念,如质量、能量、运动、作用力、气体、电子、平衡、体系、环境等。在这些共同概念之间不仅有知识之间的互相渗透,也有方法上的互相融合。在共同知识的演绎下,出现了一些系统的公共思维模式与基本方法,只不过是各门学科对这些结合点知识的研究方向不同。如守恒思想的应用在化学方面,主要表现有:质量守恒、物质的量守恒、原子守恒、电子守恒、电荷守恒。表现在物理方面有:质量守恒、能量守恒、机械能守恒、动能守恒、动量守恒、电量守恒等。平衡的动态性在化学上最突出的是化学平衡、电离平衡、溶解平衡、水解平衡;物理学上则有力及力矩的平衡、理想气体中的P、V、T变化的平衡。

二、专门方法的嫁接应用

1.图像的处理方法

如速率是物理运动学中所讲的一个基本物理量,有关图像的表示方法、图像中点、线、面的含义等都可以完全转移到化学反应速率图像中得到应用。

2.实验数据处理方法的嫁接

化学和物理不同,正如著名学者吴国庆在一篇文章中谈及物质的物理性质时指出:“化学和物理不同的是,物理关心的是各种性能的理论和正确测量物质性能的方法的原理和仪器,而化学却关心具体物质的具体性能(包括各种具体的数据)。”因此中学物理学实验大多都注重物质运动规律研究,在实验过程中为了减少误差,往往要培养学生处理实验数据的能力,包括数据的合理组合、数据的筛选评价、数据的迁移转换、数据的归纳统计等。而日常的化学实验在这方面就存在不足,在平时的习题训练中,如果能将这些方法嫁接来处理一些综合性的化学应用实验习题,见到新型化学题如1994年全国高考卷37题,1999年上海卷26题和32题将会游刃有余,得心应手。

三、学科规律的对比理解

1.楞次定律与勒沙特列原理

表面看这两个定律之间毫无关系,仔细推敲定律的内涵,它们都是研究“补给” 现象的规律。楞次定律作为判断电磁感应现象中的感应电流方向的规律,通俗的理解为“感应电流的效果总是反抗产生感应电流的原因”;勒沙特列原理作为判断平衡移动方向的基本原理也可理解为“平衡的移动方向总是反抗给定因素的原因”。它们之间都可简单的比喻为“来拒去留”,因此研究方法与思维形式都是一致的。如果在化学课上讲完勒沙特列原理后能引导学生类比物理上的楞次定律,在物理课上讲完楞次定律后能引导学生类比化学上勒沙特列原理,学生的整体思维肯定会产生一次飞跃。

2.气体状态方程与阿佛加德罗定律

物理学是基础,化学是物理的发展,从史学角度看,气体状态方程、克拉珀龙方程与阿佛加德罗定律之间都是有联系的,随着学科分工的不同,容易让人将两者割裂,在化学课上巧妙地引入气体状态方程、克拉珀龙方程就有利于学生对阿佛加德罗定律及推论、气体摩尔体积更深刻地理解应用。

总之,化学与物理之间没有特别严格的区别,在不同的课堂从不同的角度对比讲授,既可结合共性中的系统方法,又可嫁接个性中的专门方法。这将对培养学生的综合应用能力是大有裨益的,尤其在化学科中借用物理的方法往往能起到事半功倍的效果。

参考文献:

1.浙江省普通高中新课程课前培训资料汇编

2.孙可平,邓小丽著.《理科教育展望》,华东师范大学出版社,2002

3.田世昆,胡卫平著.《物理思维论》,广西教育出版社,1996

作者单位:浙江省衢州高级中学