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1.1原电池
在高中阶段对电池的研究是化学和物理科目的相同研究项目,其中化学科目的主要研究内容是:电极反应、溶液中粒子的定向位移、溶液成分变化、电子流向、电流方向。物理科目对电池的研究主要集中在:电流、电阻、电量、电功、输出电压等。
1.2原子结构与核反应问题
原子是高中化学和物理科目都有深入研究的对象,在具体的学习实践中基本上可以认为两门科目对原子组成的认识是相同的,只不过物理科目中的原子结构模型更加侧重于放射性、核反应类型并有一个特殊的波尔理论。在相对原子质量、元素的原子量、同位素问题上,化学科目的主要内容是对其含义的解释,要求学生能够掌握原子质量的定义,并能够在此基础上进行计算。在物理课程中对原子质量、元素的原子量和同位素问题的学习要求主要有,了解其基本的概念、知道同位素核反应性质的不同、同位素示踪的运用。
1.3热力学问题
热力问题在高中化学和物理科目中都占有很大的内容份额,其中化学科目中涉及的热力学问题主要有气体摩尔体积、阿伏伽德罗定律、反应热、燃烧热和生成热等。在物理科目中的热力学问题知识主要涉及到分子运动论、理想气体状态方程、热力学第一定律等还包括有分子运动论中的分子间距问题;气体化学反应与环境压强和温度之间的关系;超导材料等化学实验活动中客观实在的化学实验现象都与物理知识脱不开关系。
2化学变化中的外在物理表现
2.1物质颜色的变化
在化学实验活动中化学实验的很多活动都是根据反应物的物理现象来进行判断的,其中典型例如在苯酚溶液中加入浓溴水,会有白色的沉淀物生成,经过充分的震荡之后白色沉淀就会消失。在实验的第一阶段有白色的沉淀物生成说明苯酚与浓溴水发生了反应。在实验的第二阶段经过震荡程序之后产生的白色沉淀物——三溴苯酚与过量的苯酚产生了溶解反应,溶解于苯酚溶液之中,在这一化学实验中实验物质的反应与否通过物理知识反映出来。其后白色沉淀物的消失又证明了溶解反应的存在。在对化学物质的酸碱性进行鉴别的时候,主要是通过化学物质在酸碱指示剂中显示出的颜色来反应。
2.2物质状态的变化
在化学实验中化学反应往往会伴随着气体或者沉淀物的生成,具体而言也就是说在化学实验过程中,伴随着实验的进行,实验物质的状态会发生变化,在石灰融水实验中,向澄清的石灰水中吹入CO2气体,澄清的石灰水中首先生成白色沉淀,继续吹入CO2,白色沉淀消失,溶液又变得澄清。在这一过程中化学实验的实验进程和试验现象都是以物理知识的形式呈现的。反应的方程式为Ca(OH)2+CO2→CaCO3↓+H2OCaCO3+H2O+CO2→Ca(HCO3)2
2.3反应能量的变化
在化学反应活动中,往往会伴随有一些典型的物理现象,其中包括有吸热、放热、发光等,在高中化学实验活动中很多趣味实验都是依据这一原理设计的,其中典型的是彩色烟火实验,用4gKCIO3、4gC12H22O11和2gSr(NO3)2就可以制作出红色的烟火,用6gKCIO3、1.5g明矾、1.5gK2CO3就可以制作紫色烟火,在实验活动中加入不同的金属,在其燃烧过程中就会产生不同的烟火特征。红色烟火的反应方程式为2KCIO3→2KCI+3O2↑+热量C12H22O11+12O2→12CO2+11H2O+热量4Sr(NO3)2→4SrO+8NO2↑+2O2↑+热量
3在化学实验教学中凸显物理知识的途径
3.1在化学实验活动中渗透物理知识
随着新课程标准的推广普及,在现代的高中教学活动中,学科之间的壁垒已经被打破,学科和学科之间融合的趋势已经逐渐明朗,在化学实验活动中化学知识与物理知识的融合已经成为一个必然的趋势。物理知识在化学实验中的应用已经形成一种广泛而深入的形态,在化学实验中用液面差法来检查化学实验容器的气密性、用杠杆原理来解释天平的使用原理,这些都是在化学实验活动中的物理知识应用,由此可见物理知识在化学实验活动中的应用已经占据了较为重要的位置。鉴于在高中阶段学习活动中化学实验活动与物理知识的高度相关性,在学习活动中可以将物理知识渗透在化学实验活动中来进行学习。新版本教材上的内容规定了相应的化学和物理学科应该完成的基本学习任务,并不是要求学生在学习活动中教条的严格按照教材的内容和形式来进行学习,所以在学习活动中可以将物理学科的知识与化学学科的实验活动结合起来进行综合性学习。从化学和物理学科的本质来说,物理学科是化学学科的基础,物理知识为化学实验活动开展和顺利进行提供了必要的物质条件和理论基础,很难想象如果实验者不了解大气压强和连通器原理如何应用化学实验设备进行化学实验。
3.2进行跨学科的迁移训练,培养迁移能力
物理知识在化学实验活动中的应用有两个必要的条件,其中之一是对化学知识和物理知识的足够了解,第二点也是关键的一点是化学实验活动的操作者要有较强的知识迁移能力,才能够在充分化学知识和物理知识的支持之下,对物质知识进行迁移应用。能够根据化学实验的特点从已有的物理知识体系中选择合适的物理知识点结合应用到化学实验中去,只有这两点都充分的实现才能保证物理知识在化学实验中的应用效果。所以在日常的化学、物理知识学习活动中,要注意对化学、物理知识相关性的梳理,同时注意对自身知识迁移能力的培养。化学、物理知识的相关性的梳理,能够为我们提供知识迁移的基础,具体而言在化学实验活动中物理知识的应用,一定程度上依赖于学生的主观能动性,只有学生主体本身积累了一定程度的化学和物理知识以及其间的相关性知识,在具体的化学实验活动中才能关联出相应的物理知识,实现物理知识在化学实验活动中的应用。
4结语
在新课程标准的普遍要求之下,在高中教学活动中化学学习已经不再是一个孤立的科学知识学习,而是一种与其他科目广泛联系的知识网络的学习,学习的目标直指学生综合素质的提升。这就为物理知识在高中化学实验活动中的应用提供了理论依据,以提升学生的综合素质为目标,在具体的化学实验活动中,灵活巧妙的应用物理知识不仅能够打破化学科目研究方式的壁垒,强化化学实验活动对学生化学学习水平的助益,也极大的提升了学生的知识迁移能力等综合素质发展提升的能力。本文从高中化学与物理的联系、化学变化中的外在物理表现、在化学实验教学中凸显物理知识的途径三个角度对物理知识在化学实验中的应用进行了详细的分析,以期为物理知识在化学实验活动中的应用水平提高提供支持和借鉴。
作者:颜竞一 单位:湖南省长沙市第一中学