[摘要]教育目標(biāo)觀的根本改變以及高考內(nèi)容和形式的改革將會促使理、化、生教師角色的根本轉(zhuǎn)變。在不久的將來物理和化學(xué)科目很可能過渡到科學(xué)課程,化學(xué)教師要懂物理,物理教師要懂化學(xué),化學(xué)和物理聯(lián)系十分密切。
[關(guān)鍵詞]化學(xué) 物理 橫向 聯(lián)系
教育目標(biāo)觀的根本改變以及高考內(nèi)容和形式的改革將會促進理、化、生教師角色的根本轉(zhuǎn)變。在不久的將來物理和化學(xué)科目很可能過渡到科學(xué)課程,這一課程包括物理、化學(xué)、生物、地理等等一些相關(guān)的科學(xué)。教師要適應(yīng)新時代教育改革的需要,從現(xiàn)在開始主動充當(dāng)課程改革的嘗試者,為將來“角色”的轉(zhuǎn)變打下基礎(chǔ)�；瘜W(xué)上有許多方面的知識與物理學(xué)科有著密切的聯(lián)系,現(xiàn)列出幾例。
一、化學(xué)和物理都是以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)
化學(xué)是研究物質(zhì)的性質(zhì)、變化及其合成的一門科學(xué),化學(xué)不但在宏觀層次上研究物質(zhì),還在微觀層次上研究分子、原子、離子等物質(zhì)微粒及其運動。物理研究最普遍的運動形式和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)。化學(xué)和物理都是以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)。高中的化學(xué)教學(xué)和物理教學(xué)都是要求學(xué)生比較系統(tǒng)地掌握學(xué)科的基礎(chǔ)知識和基本技能;使學(xué)生接受觀察、實驗、思維、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的訓(xùn)練;注重理論聯(lián)系實際;用化學(xué)、物理知識解釋工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活以及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的化學(xué)、物理現(xiàn)象。在高中教材中化學(xué)知識和物理知識在許多方面是相互依存、相互滲透的。
二、勒夏特列原理與楞次定律
勒夏特列原理是化學(xué)教學(xué)中的一個重點,也是一個難點,它是研究可逆反應(yīng)平衡移動原理的一個重要規(guī)律。化學(xué)教材上講濃度、壓強、溫度對化學(xué)平衡的影響時,分別敘述如下:
在其它條件不變的情況下,增加某一反應(yīng)物的濃度,則反應(yīng)向著減少此反應(yīng)物濃度的方向進行,即反應(yīng)向正方向進行。減少某一生成物的濃度,反應(yīng)向正方向進行。反之亦然。
在其它條件不變的情況下、增加壓強,則反應(yīng)向著體積減小的方向進行。減小體系的壓強,則反應(yīng)向著體積增大的方向進行。
在其它條件不變的情況下、升高反應(yīng)溫度,則反應(yīng)向著減少熱量的方向進行,即向吸熱方向進行;降低溫度,則反應(yīng)向著生成熱量的方向的進行,即放熱反應(yīng)方向進行。
化學(xué)家勒沙特列把以上內(nèi)容總結(jié)了一句話:“如果改變影響平衡的一個條件(如濃度、壓強或溫度等),平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。”這就是勒夏特列原理又稱“平衡移動原理”。
物理教材上是這樣描述楞次定律的:閉合回路中感應(yīng)電流的方向,總是使得它所激發(fā)的磁場來阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。如:一個豎直放置的線圈,若用磁鐵插進線圈內(nèi),那么線圈會產(chǎn)生感應(yīng)的電流,該電流產(chǎn)生的磁感線以阻止磁鐵的的插入,如果把插進的磁鐵抽出,那么線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流就會產(chǎn)生磁場以吸引磁鐵。
楞次定律與勒沙特列原理表面看這兩個定律之間毫無關(guān)系,仔細推敲定律的內(nèi)涵,它們都是研究“補給”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”;勒夏特列原理作為判斷平衡移動方向的基本原理也可理解為“平衡的移動方向總是反抗給定因素的原因”。它們之間都可簡單的比喻為“來拒去留”,因此研究方法與思維形式都是一致的。教學(xué)中如果能把勒夏特列原理與物理上的楞次定律相結(jié)合,學(xué)生的整體思維肯定會產(chǎn)生一次飛躍。
三、氧化還原反應(yīng)和電流
氧化還原反應(yīng)指有電子得失或電子對偏移的化學(xué)反應(yīng),其本質(zhì)是有電子轉(zhuǎn)移,這個電子同物理學(xué)上形成電流的電子是一回事。一般把化學(xué)能變成電能的裝置叫做原電池。例如:把金屬鋅片和銅片同時插入稀硫酸溶液中,開始鋅片上有氣體,銅片上沒有氣泡。原因是鋅化學(xué)性質(zhì)活潑,可把酸中的氫離子置換出,而銅是不活潑金屬,不能與酸發(fā)生化學(xué)變化。當(dāng)用導(dǎo)線并通過電流計把兩個金屬片連接時,可發(fā)現(xiàn)電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),也就說有電流產(chǎn)生了,在物理學(xué)上用電流強度來描述產(chǎn)生電子的多少。
描述電流強弱的物理量常用符號I表示。定義為單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體任一橫截面的電量,電流有時也作為電流強度的簡稱,I是標(biāo)量,只能描述導(dǎo)體中通過某一截面電流的整體特征,其單位為安培(A)。
四、佛加德羅定律與理想氣體的狀態(tài)方程
同溫同壓下體積相同的任何氣體都含有相同的分子數(shù)即阿伏加德羅定律。由此可見氣體的體積比在同溫同壓下必等于分子數(shù)比。由此可以導(dǎo)出同溫同壓下不同氣體間的關(guān)系:
(1)同溫同壓下,氣體的體積比等于物質(zhì)的量比。
(2)同溫同容下,氣體的壓強比等于物質(zhì)的量比。
(3)同溫同壓下,氣體的摩爾質(zhì)量比等于密度比。
(4)同溫同壓下,同體積的氣體質(zhì)量比等于摩爾質(zhì)量比。
(5)同溫同壓下,同質(zhì)量氣體的體積比等于摩爾質(zhì)量的反比。
此外還在運用時要結(jié)合物理中的同物質(zhì)的量的氣體在同溫時,其體積與壓強成反比;氣體體積與熱力學(xué)溫度在同壓條件下成正比。
理想氣體狀態(tài)方程,也稱理想氣體定律,描述理想氣體狀態(tài)變化規(guī)律的方程。質(zhì)量為m,,摩爾質(zhì)量為M的理想氣體,其狀態(tài)參量壓強p、體積V和絕對溫度T之間的函數(shù)關(guān)系為pV=mRT/M=nRT
p為氣體壓強,單位Pa。V為氣體體積,單位m3。n為氣體的物質(zhì)的量,單位mol,T為體系溫度,單位K。R為比例系數(shù),數(shù)值不同狀況下有所不同,單位是J/(mol?K)
在摩爾表示的狀態(tài)方程中,R為比例常數(shù),對任意理想氣體而言,R是一定的,約為8.31441±0.00026J/(mol?K)。
如果采用質(zhì)量表示狀態(tài)方程,pV=mrT,此時r是和氣體種類有關(guān)系的,r=R/M,M為此氣體的平均分子量。
理想氣體的狀態(tài)方程的推導(dǎo)如下,從這里也可以看出阿伏伽德羅定律與理想氣體的狀態(tài)方程的關(guān)系。
根據(jù)經(jīng)驗定律
(1)玻意耳定律(玻?馬定律)
當(dāng)n,T一定時 V,p成反比,即V∝(1/p)①
(2)查理定律
當(dāng)n,V一定時 p,T成正比,即p∝T②
(3)蓋-呂薩克定律
當(dāng)n,p一定時 V,T成正比,即V∝T③
(4)阿伏伽德羅定律
當(dāng)T,p一定時 V,n成正比,即V∝n④
由①②③④得
V∝(nT/p)⑤
將⑤加上比例系數(shù)R得
V=(nRT)/p即pV=nRT
實際氣體中的問題當(dāng)理想氣體狀態(tài)方程運用于實際氣體時會有所偏差,因為理想氣體的基本假設(shè)在實際氣體中并不成立。
參考文獻:
[1]人民教育出版社化學(xué)室.化學(xué),全日制普通高級中學(xué)教科書(第二冊).2008年6月.
[2]人民教育出版社物理室.物理,全日制普通高級中學(xué)教科書(第二冊).2008年6月.
作者：張運法 劉永利
本文來自：逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaozhong/914799.html
相關(guān)閱讀：有關(guān)于化學(xué)方程式的歸納