让中学的化学与物理学科“琴瑟和鸣”

关键字：化学学科与物理学科 控制变量法 压强原理渗透 微粒观

内容：

曾经有一位学生问我：为何我们要到九年级才开始学习化学这门学科呢？我思考了一番才回答他：因为我们八年级才学习物理，初中化学的学习是要站在物理学科的肩膀上的。

物理学科知识的储备对于化学学科的学习有着很重要的关联，这是回顾科学历史就能显而易见的。历史上的在化学学科上拥有伟大的成就的科学家通常在物理学科上也有显著成就。如居里夫人是诺贝尔化学奖的获得者同时也是诺贝尔物理学奖的获得者。还有很多的化学家和物理学家在研究时需要相互讨论，相互合作，当他们的学术研究遇到瓶颈时，也学需要对方的研究领域的成果来化解难题。当一位化学工作者在实验室遇到难以解释的现象时，用他的化学理论知识无法解开谜团，他往往需要求助于他的物理学家朋友，因为物理学也包含了化学反应中一些能量以及现象的原理解释。而化学是在分子、原子的层次上研究物质的结构、性质以及变化规律的学科。这里研究的性质和变化也包含了物理性质和物理变化。他们在一起探讨自己的学术成果，将成果结合起来，会碰擦出更奇妙的火花。

在大学里，化学学课的学生有一门必修的课程是物理化学。想要在化学领域获得一定的成就，物理学是不可跨过的一门必修课。物理，是一门研究自然现象以及现象背后的规律的学科。物理学科的学者会从宇宙的基本组成要素的组成来认识宇宙，它包括了宇宙中的物质、能量、时间和空间，还有他们之间的相互作用；而化学可以将宇宙中的物质转变成另一种物质，甚至创造出原本宇宙中不存在的物质从而来改造这各世界。通俗的理解，物理研究的是物质的外在属性，认识物质的运动规律，能量转移和传递，而化学从微观世界的大门进入，研究物质的元素组成，原子构成，从而通过分子破裂，原子重组改变物质的种类，生成新的物质。所以，我们学者要全面透彻的研究世界和宇宙中的物质变化，就需要从物理和化学两门学科结合起来去研究，缺少一个往往就会遇到障碍和瓶颈。

从小学开始，科学这门学科里的知识就既包括物理的现象也包含化学的实验现象。到中学和大学将两个学科分开来研究和学习会更加透彻和专注，到最后到实验室中无论是材料还是能源方面的研究这两个学科又需要融汇到一起，才能更有效的出成果。

所以物理学和化学，从在一起认识他们，慢慢的分开研究学习，到最后的融汇贯通，就像是一根枝藤上的双生花，相融相生。既可以在各自的领域建功立业，需要时又能并肩作战。物理和化学结合在一起，就构成了自然科学的一个轴心。

一、在初中学科的学习中，化学和物理是相辅相成，琴瑟和鸣的。

在教学过程我们会发现在以下几个方面，物理学科和化学学科有着密切

1、控制变量法的运用：控制变量法是科学探究中一种很重要的方法，在中学化学和物理探究实验中多次利用；根据学习时间先后我们会发现：

控制变量法在物理学科的应用：

（1）、研究压力的作用效果与哪些因素有关（压力大小和受力面积的大小）；

（2）、研究液体压强大小与哪些因素有关 （液体的密度和深度）；

（3）、研究浮力大小与哪些因素有关（液体的密度和排开液体的体积）；

（4）、研究滑轮组的机械效率与哪些因素有关（物体的重力、动滑轮的重力、摩擦力；）（5）、研究动能大小与哪些因素有关（物体的质量和速度；）（6）、研究液体蒸发快慢与那些因素有关（液体温度，液体表面积和空气流动）；

（7）、探究影响导体电阻大小的因素（导体的长度、材料与横截面积）；

（8）、电流跟电压电阻的关系（导体两端的电压、导体电阻）；

（9）、影响电功大小的因素（电压、电流和通电时间）；

（10）、影响电热大小的因素（电流、电阻和通电时间）；

（11）、影响电磁铁磁性强弱的因素（电流的大小、线圈的匝数、有无铁芯）；

（12）、影响滑动摩擦力大小的因素（压力大小和接触面粗糙程度）；

控制变量法在化学学科中的应用：

（1）、《第一单元课题2 化学是一门以实验为基础的科学》中对人吸入的空气和呼出气体的探究（气体的量，澄清石灰水的浓度，变浑浊的程）；

（2）、《第二单元课题 3 制取氧气》中探究催化剂的作用及催化作用（反应物的浓度、温度、反应的快慢）；（3）、《第六单元课题 3 二氧化碳和一氧化碳》中探究二氧化碳与水的反应（气体的量 是否加水，小花是否变红）；（4）、《第七单元课题 1 燃烧和灭火》中探究燃烧条件和灭火方法（可燃物、温度是否达到着火点、是否有氧气）；（5）、《第八单元课题 2 金属的化学性质》中金属与酸反应的速率比较（金属的形状、酸的浓度和量、反应的速率）；（6）、《第八单元课题 3 金属资源的利用和保护》中探究引起铁生锈的因素（生锈的温度、是否有氧气、是否有水）；

（7）、《第九单元课题1 溶液的形成》不同溶质在不同溶液中的溶解性（溶质的种类、溶剂的种类）。

有上述统计可见，控制变量法在物理和化学学科的实验探究中是一种非常重要的科学探究方法，该方法的灵活运用对我们学生学习好物理与化学学科至关重要。

在八年级物理的学习中，学生开始接触并逐渐掌握控制变量法，九年级化学在此基础上继续对其运用，物理学科已经为化学学科的学习做了很好的铺垫。化学学科与物理学科的交替运用让学生更好的理解和灵活的掌握这种重要的科学探究的思维和方法。

2、压强原理的运用：

八年级物理下册在第十章的《压强和浮力》中学习了液体压强和气体压强，压强的原理在九年级化学的实验探究中运用很多：

（1）《第一单元课题3 走进化学实验室》中，检查装置的气密性：

a．检查单孔橡皮塞配试管的气密性：

操作：先将导管放入水中，用手握住试管外壁，看到导管口有气泡冒出，说明气密性良好。

解释：手心给试管加热，试管中的气体受热，压强变大，气体从导管口逸出。

b．检查单孔橡皮塞配圆底烧瓶的气密性：

作，夹紧乳胶管，用手握住圆底烧瓶外壁，看到玻璃导管口形成水柱，说明气密性良好

解释：手心给圆底烧瓶加热，烧瓶中的气体受热，压强变大，气体膨胀入集气瓶中，瓶中压强增大导致玻璃管内液面上升。

c．检查带长颈漏斗的锥形瓶装置的气密性：

操作，夹紧乳胶管，向长颈漏斗中加水至漏斗下端形成一段稳定的水柱，说明气密性良好。

解释：长颈漏斗中加水至液封后，锥形瓶内形成密闭体系，继续加水，由于气体压强的作用，水无法进入集气瓶中。

d．检查带乳胶管的u 形装置的气密性：

操作，夹紧乳胶管，上下移动 a，观察b 中的液面不发生变化，说明气密性良好。

解释：b 中空气形成密闭体系，移动a，由于 b 中压强的作用，b 中液面不会上升。

以上均是利用物理学科所学习的压强原理解决化学实验探究气密性的检查，只有将八年级物理的有关压强知识掌握好，在此基础上才能理解并 握九 年级 学科的相关问题和探究

（3）《第二单元课题1 空气》中，测定空气中氧气的含量的装置原理和相关改进实验装置的原理：

操作及现象：点燃红磷，红磷燃烧产生大量白烟，待红磷熄灭并冷却后打开弹簧，水会进入或上升约占空气体积的五分之一。

解释：红磷燃烧消耗氧气，造成压强差

以上均是利用物理学科所学习的压强原理解决化学实验探究中，只有将八年级物理的有关压强知识掌握好，在此基础上才能理解并掌握九年级化学学科的相关问题和探究。

3、物理变化和化学变化的区分，物理性质和化学性质的鉴别：

在九年级化学的上册《第一单元课题 1 物质的变化和性质》中，有关物理变化的描述：物质仅发生形状、状态改变，没有产生其他物质的变化为物理变化；有关物理性质的描述：物质的颜色、状态、熔点、沸点、密度等，这些概念的理解需建立在物理学科在物理学科有关物态的变化及物质的物理属性等相关知识的掌握和运用的基础上，才能理解化学变化和化学性质的理解的掌握。

4、微粒观的“共鸣”：

微粒观是科学探究世界的关键角度和切入点。科学家道尔顿和阿佛加德罗提出的《分子论》和《原子学说》科学的探究在历史上打开了新的局面，是划时代的开始；微粒观是物理学家和化学家研究的重要观点和手段。

初中物理和化学作为科学的启蒙课，也都设置了微粒观的学习。八年级物理在《第七章从粒子到宇宙》中让学生学习了《走进分子世界》和《探究更小额微粒》这两个课题，为九年级化学《第三单元走进微观世界》的学习进行了铺垫，并打下了很好的基础。

二、在学科领域的研究中，化学与物理本质的研究方向是相通的。

研究学者们往往会在其研究的领域提出用于分析推导试验结果的结论，一般不会更本质的层次去研究其他学科领域的理论。通常在特定的试验所提供的信息基础下，这一学科领域推导下的理论基础的结论是可行的，可是一旦实际情况变化，有特定性成为一般状况时，现实呈现出来的局面又会遇到不可预估的阻碍和困难。因为虽然各学科部门位于不同的理论层次下，其实他们是同宗同源的科学。是一个整体的各个部分，这些部分血脉相通，无法分割。他们共同托举这个整个科学领域，科学的完整性靠他们的融合得到巩固。所以，任何进行物理学科的探究还是化学学科的研究，都无法将两个学科独立开来，他们需要彼此信息的交换，相辅相成，从而共同揭示物质和变化的真相。

三、在生活和生产中，物理和化学更是相辅相成。

物质的性质有物理性质和化学性质两种，物质的变化也有物理变化和化学变化两个方面。物质在发生化学变化时也往往包含的物理变化。例如，蜡烛的燃烧，燃烧本身是化学变化，因为石蜡和氧气在点燃的情况下生成的二氧化碳和水，当然蜡烛燃烧的同时还伴随着石蜡的融化，变短、能量传递、热辐射这些物理变化。

家里厨房用的除油污的产品有很多种，洗碗时我们一般用的洗洁精在使用时会产生很多的泡沫，对油污起到乳化作用，让油污分散成细小的液滴而不聚集成大的液滴，小液滴可以随着水被冲走，这样就起到了去油污的效果，这是物理变化。而对于家中厨房的重油污区域，如油烟机的油槽里我们需要用到去油污效果更好的厨房清洁剂，主要成分是氢氧化钠，氢氧化钠可以和油污发生化学反应从而将油污清除掉。所以，生活中我们往往需要物理和化学的默契配合，并肩作战，才能将我们的生活变得更加绚丽多彩。

综上所述，物理和化学有着密不可分的联系，在平时对于化学的学习时也会经常使用到有关于物理的知识，在解决化学问题时也经常使用物理知识来完成。相同的方面，物理同样也涉及了许多有关于化学的知识。所以说正确认识和利用物理与化学的相关性有着显著的意义，我相信，只要我们用正确的方法将物理和化学共同结合着发展一定会产出很大的效益。

物理学科与化学学科本就是科学巨人身上的双生花，两大学科相互渗透相互促进，最后一起攀登到科学的巅峰。中学物理与化学的学习是学生初步领略并感知科学的神奇和奥妙，学科的互生、共生和相通能让学生更全面的体会到科学探究的真谛。我们化学教师在研究好本学科的基础上，能继续对物理学科进行研究，挖掘其余化学学科的相通性，可以让化学学科与物理学科这一对科学瑰宝“琴瑟和鸣”！

参考文献：

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[5] 朱霞. 中学化学研究性学习教学设计的研究[D]. 首都师范大学2004

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