物理思維與規(guī)律在化學(xué)中的應(yīng)用

葉時(shí)慧

摘 要:化學(xué)是一門(mén)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、日常生活、能源、資源、衛(wèi)生保健等有著密切關(guān)系的學(xué)科。實(shí)行新課程改革后,2009年浙江高考實(shí)行3+x的考試模式,所以在平時(shí)要加強(qiáng)知識(shí)與思維方式以及與其他學(xué)科的銜接,本文借此提出幾點(diǎn)認(rèn)識(shí),與廣大同仁商榷。

關(guān)鍵詞:物理思維 物理規(guī)律

化學(xué)是一門(mén)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、日常生活、能源、資源、衛(wèi)生保健等有著密切關(guān)系的學(xué)科。理科綜合試題突出了學(xué)科間的相互滲透,綜合性強(qiáng)。試題考查的內(nèi)容也是各學(xué)科的綜合,它有機(jī)地滲透了物理、化學(xué)、生物、環(huán)保、生態(tài)、數(shù)學(xué)、思維學(xué)等多學(xué)科知識(shí)內(nèi)容,具有較強(qiáng)的學(xué)科融合性,超越了“學(xué)科本位”意識(shí)。針對(duì)這一新情況,在化學(xué)教學(xué)中加強(qiáng)跨學(xué)科知識(shí)、思維的傳授和應(yīng)用就顯得尤為重要和必要。

一、自然科學(xué)一般方法的系統(tǒng)應(yīng)用

物理、化學(xué)都屬自然學(xué)科范疇,這之間存在著許多共同的關(guān)鍵性概念,如質(zhì)量、能量、運(yùn)動(dòng)、作用力、氣體、電子、平衡、體系、環(huán)境等。在這些共同概念之間不僅有知識(shí)之間的互相滲透,也有方法上的互相融合。在共同知識(shí)的演繹下,出現(xiàn)了一些系統(tǒng)的公共思維模式與基本方法,只不過(guò)是各門(mén)學(xué)科對(duì)這些結(jié)合點(diǎn)知識(shí)的研究方向不同。如守恒思想的應(yīng)用在化學(xué)方面,主要表現(xiàn)有:質(zhì)量守恒、物質(zhì)的量守恒、原子守恒、電子守恒、電荷守恒。表現(xiàn)在物理方面有:質(zhì)量守恒、能量守恒、機(jī)械能守恒、動(dòng)能守恒、動(dòng)量守恒、電量守恒等。平衡的動(dòng)態(tài)性在化學(xué)上最突出的是化學(xué)平衡、電離平衡、溶解平衡、水解平衡;物理學(xué)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(zhuān)門(mén)方法的嫁接應(yīng)用

1.圖像的處理方法

如速率是物理運(yùn)動(dòng)學(xué)中所講的一個(gè)基本物理量,有關(guān)圖像的表示方法、圖像中點(diǎn)、線(xiàn)、面的含義等都可以完全轉(zhuǎn)移到化學(xué)反應(yīng)速率圖像中得到應(yīng)用。

2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法的嫁接

化學(xué)和物理不同,正如著名學(xué)者吳國(guó)慶在一篇文章中談及物質(zhì)的物理性質(zhì)時(shí)指出:“化學(xué)和物理不同的是,物理關(guān)心的是各種性能的理論和正確測(cè)量物質(zhì)性能的方法的原理和儀器,而化學(xué)卻關(guān)心具體物質(zhì)的具體性能(包括各種具體的數(shù)據(jù))?！币虼酥袑W(xué)物理學(xué)實(shí)驗(yàn)大多都注重物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為了減少誤差,往往要培養(yǎng)學(xué)生處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力,包括數(shù)據(jù)的合理組合、數(shù)據(jù)的篩選評(píng)價(jià)、數(shù)據(jù)的遷移轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的歸納統(tǒng)計(jì)等。而日常的化學(xué)實(shí)驗(yàn)在這方面就存在不足,在平時(shí)的習(xí)題訓(xùn)練中,如果能將這些方法嫁接來(lái)處理一些綜合性的化學(xué)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)習(xí)題,見(jiàn)到新型化學(xué)題如1994年全國(guó)高考卷37題,1999年上海卷26題和32題將會(huì)游刃有余,得心應(yīng)手。

三、學(xué)科規(guī)律的對(duì)比理解

1.楞次定律與勒沙特列原理

表面看這兩個(gè)定律之間毫無(wú)關(guān)系,仔細(xì)推敲定律的內(nèi)涵,它們都是研究“補(bǔ)給” 現(xiàn)象的規(guī)律。楞次定律作為判斷電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感應(yīng)電流方向的規(guī)律,通俗的理解為“感應(yīng)電流的效果總是反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因”;勒沙特列原理作為判斷平衡移動(dòng)方向的基本原理也可理解為“平衡的移動(dòng)方向總是反抗給定因素的原因”。它們之間都可簡(jiǎn)單的比喻為“來(lái)拒去留”,因此研究方法與思維形式都是一致的。如果在化學(xué)課上講完勒沙特列原理后能引導(dǎo)學(xué)生類(lèi)比物理上的楞次定律,在物理課上講完楞次定律后能引導(dǎo)學(xué)生類(lèi)比化學(xué)上勒沙特列原理,學(xué)生的整體思維肯定會(huì)產(chǎn)生一次飛躍。

2.氣體狀態(tài)方程與阿佛加德羅定律

物理學(xué)是基礎(chǔ),化學(xué)是物理的發(fā)展,從史學(xué)角度看,氣體狀態(tài)方程、克拉珀龍方程與阿佛加德羅定律之間都是有聯(lián)系的,隨著學(xué)科分工的不同,容易讓人將兩者割裂,在化學(xué)課上巧妙地引入氣體狀態(tài)方程、克拉珀龍方程就有利于學(xué)生對(duì)阿佛加德羅定律及推論、氣體摩爾體積更深刻地理解應(yīng)用。

總之,化學(xué)與物理之間沒(méi)有特別嚴(yán)格的區(qū)別,在不同的課堂從不同的角度對(duì)比講授,既可結(jié)合共性中的系統(tǒng)方法,又可嫁接個(gè)性中的專(zhuān)門(mén)方法。這將對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力是大有裨益的,尤其在化學(xué)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(xiàn):

1.浙江省普通高中新課程課前培訓(xùn)資料匯編

2.孫可平,鄧小麗著.《理科教育展望》,華東師范大學(xué)出版社,2002

3.田世昆,胡衛(wèi)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(jí)中學(xué)