量變到質(zhì)變規(guī)律在物理教學(xué)中的滲透

杜裕祖

[摘要] 在物理教學(xué)中,要使學(xué)生在分析認識物理變化過程的同時,教師還要有意識地引導(dǎo)學(xué)生逐步悟出并掌握其辯證規(guī)律,這是傳授物理知識的一種行之有效的方法。

[關(guān)鍵詞] 量變 質(zhì)變 教學(xué)滲透

馬克思主義哲學(xué)認為自然界是一個永恒運動著的物質(zhì)世界。整個世界充滿著矛盾和斗爭,但又相互聯(lián)系,是對立統(tǒng)一和不斷發(fā)展的,即是一個矛盾的世界。物理學(xué)是研究物理結(jié)構(gòu)、物質(zhì)運動及其基本規(guī)律的科學(xué),它包含著及其豐富的辯證唯物主義內(nèi)容,是辯證唯物主義的基礎(chǔ)。因此,物理教學(xué)中對于培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義的世界觀、科學(xué)的思維方法以及實事求是的科學(xué)態(tài)度具有得天獨厚的條件。物理學(xué)的教材體系安排和教材內(nèi)容間的內(nèi)在聯(lián)系都是辯證的。所以在教學(xué)中要充分利用教材,備課是要重視用辯證唯物主義觀點來分析教材,講授時要用辯證唯物主義觀點去闡述物理知識解釋自然現(xiàn)象,并注意糾正學(xué)生中的不正確的觀點。下面就教學(xué)中的一些探索談一點體會。

自然界的一切事物的發(fā)展變化過程,都是量變到質(zhì)變的過程。量變是事物發(fā)展的必經(jīng)階段,事物的變化首先表現(xiàn)為數(shù)量的變化,當(dāng)數(shù)量變化到一定時期便會產(chǎn)生一個飛躍,引起事物質(zhì)的變化,即量變引起質(zhì)變。質(zhì)變結(jié)束后又轉(zhuǎn)化為新的量變,開始新的矛盾發(fā)展史。

在“物態(tài)變化”這一章的教學(xué)中,通過物態(tài)變化的過程分析,使學(xué)生悟出物理運動量變到質(zhì)變的道理并認識到量變到質(zhì)變的辯證規(guī)律。例如:晶體分子的排列是有規(guī)律的,當(dāng)它吸收熱量溫度升高時,分子的振動加劇,晶體的硬度、體積等發(fā)生量的變化;繼續(xù)加熱,量的變化不斷積累,當(dāng)溫度升到一定程度——熔點時,再繼續(xù)供給熱量,分子間的相互作用已不能把分子限制在平衡位置附近振動,此時有規(guī)律的點陣排列被破壞,固態(tài)開始變成液態(tài),這就是溶解。此時發(fā)生了質(zhì)變而溫度保持不變,這個溫度即熔點就是質(zhì)的變點。當(dāng)晶體全部溶解為液體后,對液體繼續(xù)加熱,溫度又開始升高,發(fā)生新的量變。在一定條件下,溫度升高到沸點時,并繼續(xù)加熱,液體的表面和內(nèi)部同時開始發(fā)生劇烈的汽化,這就是沸騰,這時又發(fā)生了新的質(zhì)變。因此在物態(tài)變化中,總是先由量變逐漸變化然后發(fā)生質(zhì)的飛躍即質(zhì)變。

物質(zhì)在發(fā)生物理變化過程的變化時,量變往往不是單純的量變,質(zhì)變也不是單純的質(zhì)變,量變和質(zhì)變是相互交錯,相互滲透的。一方面,在物理過程發(fā)生點的量變過程中,往往有許多階段性的部分質(zhì)變。例如,水要達到沸點才能沸騰,但在沸騰之前就有蒸發(fā)現(xiàn)象。在沸點以下,溫度越高,蒸發(fā)越快,部分質(zhì)變就增加,水的表面液態(tài)變?yōu)槠麘B(tài)的水分數(shù)就增加,但不會使水的表面和內(nèi)部同時發(fā)生汽化而引起根本質(zhì)變。量在物理臨界狀態(tài)也有量變,這是因為物質(zhì)的物理過程發(fā)生變化的臨界狀態(tài)使一個量變轉(zhuǎn)化為質(zhì)變到完成質(zhì)變的過程,這個過程在時間上有長或短的持續(xù),決不可能在同一時間內(nèi)全部實現(xiàn);在空間上有大或有小規(guī)模,也絕不能一下子全部完成。例如,加熱晶體,溫度達到熔點時開始溶解,溶解部分的數(shù)量有個別逐漸增多,繼續(xù)加熱直至全部溶解。又如水的沸騰,水的聚集狀態(tài)由液態(tài)變?yōu)槠麘B(tài),在沸點水分子是一個個地沸騰起來的,直到最后完成質(zhì)變。

在以上都體現(xiàn)出以量為界限的“關(guān)節(jié)”點。例如,在物態(tài)變化中的熔點、沸點。從汽態(tài)到液態(tài)的臨界溫度和臨界壓強等都是以量為界限“關(guān)節(jié)”點。是物理學(xué)上的臨界概念,它們均屬學(xué)習(xí)的重點。只有在正確理解物理臨界概念,并特別注意研究臨界狀態(tài)前后量變的特點,才能深刻理解有關(guān)的物理現(xiàn)象和概念。例如,氣體的溫度沒有降到臨界溫度以下,無論加多大的壓強也不能使之液化。只有弄清了臨界溫度的概念,才能區(qū)分汽和氣,人們習(xí)慣上把低于臨界溫度的氣體物質(zhì)稱為汽,而把高于臨界溫度的稱之為氣。因此,臨界溫度是汽與氣的分界點,它們的根本區(qū)別是能否單獨加液化。

關(guān)于量變到質(zhì)變的規(guī)律,在物理學(xué)中體現(xiàn)的很多,如摩擦中的最靜摩擦力,天體運動的環(huán)繞速度、脫離速度、逃逸速度,彈性形變中的彈性限度,光傳播中光線從密媒質(zhì)射向疏媒質(zhì)發(fā)生全反射現(xiàn)象的臨界角,金屬發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象的極限頻率,原子核物理中的臨界質(zhì)量和臨界體積,超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度等等。這些物理變化的過程不僅反映出量變到質(zhì)變的辯證規(guī)律,同時也反映出量變與質(zhì)變過程中二者相互交錯與滲透的關(guān)系。所以在物理教學(xué)中使學(xué)生在分析認識物理變化過程的同時,教師有意識地引導(dǎo)學(xué)生逐步悟出并掌握其辯證規(guī)律是傳授物理知識的一種行之有效的方法。

當(dāng)然,辯證唯物主義教育用于物理教學(xué),并不要求教師在課堂上加進一些哲學(xué)的概念和術(shù)語,而是要結(jié)合教材有意識地運用辯證唯物主義觀點和方法去引導(dǎo)去幫助學(xué)生,使學(xué)生通過自己的認識悟出道理和規(guī)律,從而達到對學(xué)生進行世界觀、方法論的教育之目的,同時又達到提高物理教學(xué)質(zhì)量的目的。