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1、论高中化学教学中物理知识的渗透浙江省文成中学（325300） 赵一俊摘要 本文从化学学科知识的特点出发，全面分析了高中物理的教学大纲和教材，从课堂教学的设计、实施，化学实验的教学和综合训练题编制等方面阐述了相关的物理知识在化学教学中的渗透。关键词 相关 物理知识 化学知识 交叉点 渗透随着新世纪的到来，社会的发展和人的发展对教育提出了新的、更高的要求，举国上下正面临着教育的改革。教育目标观的根本改变以及高考内容和形式的改革将会促使理、化、生教师角色的根本转变。在不久的将来化学科目很可能过渡到科学课程，它包括物理、化学、生物等等还有其它相关的一些科学。做为一名高中化学教师，要适应新时代教育改革的
2、需要，为高校培养具有综合能力的新生，必须人现在开始主动充当课程改革的尝试者，为将来“角色”的转变打下基础。高中物理学科有许多方面的知识与高中化学有着密切的联系，本文就高中化学教学中物理知识的渗透谈谈自己的一些做法。一、研究大纲，分析教材化学是研究物质及其转化的科学，化学不但在宏观层次上研究物质，还在微观层次上研究分子、原子、离子等物质微粒及其运动。物理研究最普遍的运动形式和物质基本结构。化学和物理都是以实验为基础的科学。高中的化学教学和物理教学都是要求学生比较系统地掌握学科的基础知识和基本技能；使学生接受观察、实验、思维、科学态度和科学方法的训练；注重理论联系实际；用化学、物理知识解释工农业生
3、产、日常生活以及现代科学技术中的化学、物理现象。在高中教材中化学知识和物理知识在许多方面是相互依存、相互渗透和综合的，如物理教材中第一册第六章分子的热运动，分子间的相互作用力；第七章的空间点阵等知识就同化学知识中晶体结构、分子间的范德华力、胶体性质等紧密联系。第八章的玻意耳定律、查理定律和理想气体的状态方程对化学知识中的气体摩尔体积和阿佛加德罗定律及其推论给予了明确的解释。第二册中第二章的电流、电动势等知识为学生学习化学中的原电池、电解和电镀打下了良好的基础。通过对第九章原子核的学习，加深了对化学知识中原子结构、焰色反应及放射性元素等概念的理解。只要我们仔细研究物理老本教材，不难发现其中有许许
4、多多的规则、定律、定理等知识与高中化学有密切的联系，可渗透到化学教学的各个环节中去。二、横向渗透、活化教材教材内容只是我们在限定时间内要完成的基本教学任务，但不是教学程序，我们可以根据教材内容把相关的物理知识运用到教学中去。设计教案时先挖掘、寻找知识之间的渗透点、连接点，再通过精心设计、加工将相关的物理知识合理地穿插和渗透到化学教学中去。例如：在离子晶体、分子晶体和原子晶体一节的教学中有以下几个问题：（1）学生对离子晶体里阴、阳离子数之比不易理解；（2）食盐晶体为什么具有正方体的外形？（3）分子间的作用力（即范德华力）是一种怎样的力？对于这些问题仅用学生已有的化学知识无法全面完满解释。根据物理
5、教学进度学生已经学习了晶体和非晶体、分子间的相互作用力等内容。授课时只要教师及时引导学生联系物理知识中的“空间点阵”理论和分子间同时存在着引力和斥力等知识进行分析，问题就迎刃而解了。又如在气体摩尔体积一节中，气体摩尔体积概念和阿佛加德罗定律及其推论是重点又是难点。在以往授课时教师采用了许多例子和数据，经过计算、对比推广才得出以上基本概念和定律。但对学生来讲还是一知半解，只能靠死记硬背，并随着时间的推移逐渐淡忘。所以这些 内容一开始不一定要求学生马上有深入的理解，教师注意了解物理教学的进度，当学生学习了高一物理第八章理想气体的状态方程后，精心设计一节关于气体摩尔的复习课，先指导学生联想理想气体的
6、状态方程，再按下图进行引深迁移。设计如下： / 一定物质的量的任何理想气体 = nR(n为物质的量，R为常数)一定质量的某种理想气体 = 恒量 引伸 1、 阿佛加德罗定律：当任何气体的状态参量P、V、T都相同时，气体物质的量n就相同，即含有相同数目的分子。2、 气体摩尔体积：在标准状况下（P10132Pa，T=273K）， n=1mol时，任何气体的体积V22.4L3、 同温同压下（即P、T相同）：（1）体积之比物质的量之比分子个数之比（2）把n = , V = （m为气体质量，M为气体摩尔质量，d为气体密度）代入气态方程得： = R , 即：气体的密度之比气体的摩尔质量之比。（4）同温同体积
7、时（即V、T相同）气体压强之比物质的量之比分子个数之比。 迁移上述的设计不仅使化学复习课顺理成章，也使学生建立了学科之间的知识网络，提高了学生的综合能力。还有电流、电动势，原子和原子核等许多与化学相关的物理知识都可以在化学教学中进行渗透，为化学教学服务。三、在实验中渗透，培养综合分析能力随着学科融合、渗透的不断升温，物理学科与化学学科的结合已越来越紧密，特别是有些化学实验题中物理知识的渗透已不露痕迹，不分你我的境界。如95年MCE第27题关于气球逐渐胀大，气球逐渐缩小的现象；99年MCE第27题中关于“猛吸猛呼”的设问都非常巧妙地渗透了物理知识。为了提高学生的分析、判断能力，在化学实验教学中应
8、利用一切可能的机会，将相关的物理知识合理地进行穿插和渗透。如用液面差法来检查启普发生器的气密性；用杠杆原理说明托盘天平的使用原理；用浸润和不浸润现象解释玻璃容器壁附近水面向上弯而水银液面向下弯的原因；用气体的对流现象说明在收集二氧化碳气体时集气瓶口要盖上玻璃片，收集氨气时试管口要塞上一团棉花；用对流热交换原理说明冷凝器要采用对流操作；用玻尔理论中的电子能级原理解释焰色反应。另外还可以通过对学生实验的改进来穿插、渗透物理知识，如第三册原电池的实验可作如下改进。1、药品：（1） 必须品：烧杯、导线、电流计。（2） 可选用品：0.01mol/L的稀硫酸,0.1mol/L的稀硫酸、纯锌片、不纯锌片、纯
9、铜片、不纯铜片。2、实验前问题思考（3） 应选哪些用品组成原电池？（学生自由选择）（4） 电流计的（）、（）接线柱应与什么电极连接？锌极接（），铜极接（）。（5） 如原电池产生的电流强度约为180毫安，电流计应使用哪一挡？（使用200毫安挡）。3、实验步骤、现象、解释步骤现象解释（1）按下图将所选电极插入所选的稀硫酸中Cu Zn稀硫酸锌片上（有气泡逸出） ， 铜片上（无气泡逸出） 。（2）将用品按下图连接。 A Cu Zn稀硫酸电流计指针 ，锌片上 ，铜片上 。（说明：对于步骤（2）的实验现象有下列几种情况：（a）电流计指针偏转明显，铜片上有大量气泡逸出；（b）电流计指针偏转不明显，铜片上和锌
10、片上都有气泡逸出；（c）只看到锌片上有气泡逸出。该实验允许学生失败，教师应及时引导学生讨论下列问题。4、问题讨论（1）组成原电池的用品应选 ，电极反应：负极 、正极 ；电子移动方向 ，电流方向 ；能量变化 。（答：纯锌片、纯铜片和0.1mol/L的稀硫酸；Zn-2e=Zn2+、2H+2e=H2；锌片 导线 铜片；铜片 导线 锌片；化学能转变成电能。）（2）用不纯锌片做电极时，为什么电流计指针偏转不明显或不偏转，锌片上有气泡发产生？（答：锌片中有杂质，锌片本身产生微电池而使原电池正、负极两端的电压减少，阻碍了电流的产生。）（3）为了使电流计的指针偏转角度大些，可采取哪些措施？（答：锌片、铜片要纯
11、，且浸入稀硫酸中的面积要大；适当提高稀硫酸的浓度；电流计使用的挡位要恰当；线路接触良好。）通过上述灵活渗透的教学，避免了以往那种学生实验中“教师装药，学生放炮”的现象，培养了学生的创造能力和跨学科的综合能力。四、以化学知识为载体，编制综合训练题高考改革内容中明确说明要注意考查跨学科的综合能力和学科知识渗透的能力。今年我省就实行理科综合考试，它不是理、化、生三科按一定比例的“拼盘”，而是考查学生理解、掌握和运用中学所学知识的能力。虽然在教学中采取了以上的一些措施，使学生的化学知识和物理知识之间有了相互联系，形成了一定的知识网络，但并不等于学生就能利用这些相互联系的知识去解决问题。在教学中还要结合
12、高考的改革，以化学知识为载体，编制综合训练题结学生加以训练。例如：在关于气体摩尔体积和阿佛加德罗定律的复习课中就可编制下题来培养学生的综合能力。例1、 100C时，有一体积为4L的容器用一不漏气的可以滑动的活塞分成左右两室，如下图所示。左室充有各为1L的H2和O2，右室充有2L的氮气，使活塞刚好处于容器中间。点燃使左室气体反应后将气体冷却到原温度。计算在100C时，反应后左室的体积V。 活塞 1L O2 2L N21L H2解题思路从化学知识角度来分析，本题是关于反应物有一种过量的计算，不难求出在原压强下剩余O2的体积为L。但反应后容器的压强已发生了改变，要求得压强改变后剩余的O2的体积，可通
13、过物理知识中的玻意耳定律进行换算。设反应前后容器内气体压强分别为P1和P2，列出 关系式：（L+2L）P1 P2（1） LP1=VP2（2）解和得VL。然后把上题适当增加难度改编如下，作为“诊断性”问题及时了解学生分析 。解决问题的综合能力。例1、 在100C时，有一体积为4L的容器被一块固定的活板分成左右两室，如下图所示。左室充有3L压强为P1的H2，右室充有1L压强为P2的O2。抽去活板点燃后将气体冷却至原来温度。计算： 活板（1） 在100C时，反应前在P1下O2的体积V，（2） 在100C时，反应后容器内的压强P。 3L H2 P1 1LO2 P2 解题思路（1）根据玻意耳定律把气体体
14、积换算成压强为P1时的体积，得100C时反应前在P1下氧气的体积V= L；（2）根据O2和H2反应时体积比，再结合玻意耳定律得：（a）当H2过量时，P ；（b）当O2过量时，P ；（c）H2和O2恰好完全反应时，PO。再如，在电解质溶液电解的教学中可编制下题对学生进行训练。例3，取一种化学式为CuSO4nH2O的晶体10.7g溶于水配成500ml溶液，用铂作电进行电解。已知通过的电流强度为3A，当通电时间为53.6min时断开电源，此时溶液中的铜离子刚好全部放电。求：（1） n的值；（2） 若反应前后体积变化忽略不计，反应后溶液的PH值。【解题思路】该题涉及到物理知识中的电学知识，解题的桥梁是求出电解过程中有多少电子发生转
