物理知识在化学授课中的一次运用

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  物理、化学本是兄弟学科,它们在教学中的综合穿插对提高学生的求知欲,培养他们的创新能力,养成科学态度,进而提高他们的科学素质非常有效。大部分国家和地区都是把理化生归为《科学》一门,我国一直以来是采取分科方式,随着我国的教育改革和对以往教育的反思,浙江和上海已经在初中阶段使用综合授课,其他各地区也在积极探讨。我在此说说自己在教学中理化综合运用的一个成功案例。
  在人教版《化学》下册讲溶液这一部分时,对于溶液、悬浊液、乳浊液的区分,只要紧扣溶液的概念,再拿实物加以对比,学生还是比较容易理解的。但对像果冻、牛奶、豆浆等“胶体”是否溶液的判断就会有些困难。因为,在较长的时间内,观察起来它们是均一的、稳定的;虽然静置足够长时间,它们会分离,但在课上不能马上解决,学生不一定有这方面的生活知识经验,也不一定有机会去试验证实,遇到这个问题,就不好解释清楚了。如果引进“胶体”这个概念,不仅会加重学生负担,而且会增加新的疑惑。许多教师采用了简单的方法,说:“牛奶是乳浊液,豆浆是悬浊液,记住就行了。”甚至说:“就这个答案,记住行了,再说出范围了,讲你们也听不懂”敷衍过去。可是在学生心中却留下了一个大大的“?”。
  我采用物理、化学相结合的方法对这个问题进行解决。
  器材准备:平整均匀和不均匀的玻璃各一块;清水、食盐水(NaCl溶液)、硫酸铜溶液(CuSO■溶液)各一杯;大果冻一个,牛奶、豆浆各一杯。
  知识准备:1.均一稳定的混合物叫溶液。(化学概念)
  2.光在均匀介质中是沿直线传播的。(物理定律)
  实验步骤:
  1.通过两块玻璃观察同一物体,会有什么不同?讨论解释。
  学生很容易得出结论:光通过玻璃时都要发生折射,之所以不均匀的玻璃会使观察的景物变形,是因为光通过不均匀的介质时折射不同;而光滑均匀的玻璃虽然也对光折射,但折射情况一样,观察到的景物不会变形(要强调:均匀、不均匀是不同观察结果的原因)。
  2.通过清水、食盐水和硫酸铜溶液观察景物,它们的情况和哪个玻璃片相似?说明什么?
  结论也很容易得出:它们的情况和平整均匀的玻璃效果一样,说明它们的成分是均一的,特别是硫酸铜溶液虽然有颜色,但光仍可以顺利通过,还是很均一的。水是纯净物,食盐水和硫酸铜溶液是溶液(要防止把清水当成溶液的错误)。
  3.通过果冻、牛奶和豆浆观察景物,看看和哪个玻璃片相似,说明什么?
  学生很快作出判断:“果冻和不均匀的玻璃相似,说明它不均一,不是溶液。”牛奶、豆浆我提示了一下,学生也很快指出:“虽然还有些光可以透过,但已经看不清景象,说明它更不均一,它们也不是溶液。”
  我用通过清水、食盐水和硫酸铜溶液观察景物的现象和通过果冻、牛奶和豆浆观察景物的现象对比,使学生对溶液的“均一性”加深了理解:“溶液的均一性,可以说已经小到了能从分子的微观角度论说的程度。”也就是说,水是透明的,是因为它里面只有一种分子,是“均一”的,光通过比较顺利,通过它看到的事物不会变形。食盐水中除了水分子,还有钠离子和氯离子,但它们分布得非常均匀(还要用到分子等概念的理解),它们是“均一”的,光也可以顺利通过,通过它看到的事物也不会变形。硫酸铜溶液和食盐水比较相似,是由水分子、铜离子和硫酸根离子组成,分布也很均匀,只是铜离子是蓝色的,它们也是“均一”的,光也可以顺利通过,看到的事物也不会变形,只是要加上蓝色。以上几种液体水是纯净物,而食盐水、硫酸铜溶液是混合物,但它们在分子的微观情境下都是“均一”的。果冻,虽然透明,说明它里面的成分比较均匀,但通过它看到的景物会变形,和不均匀的玻璃一样,都是里面成分不均匀造成的,它里面还有些不一样的分子集团,均一程度达不到前几个的水平。无法透过牛奶、豆浆看到对面的景物的,虽然它们透光,我们用肉眼看不出它们的不均一,但通过跟前几个相比较,很容易得出结论:它们的不均一程度和果冻比更厉害,更不要提前几种了。通过“光在均匀介质里是沿直线传播”这一物理定理,通过实验、观察、比较和简单的分析,学生不仅弄清了“果冻、牛奶和豆浆是不是溶液”的问题,而且对溶液“均一性”的理解达到了一个新的高度。
  这类理化综合的实例还有很多,高考、中考已经采用《综合理科》考试,为我们指明了探讨的方向,但课本还没有跟上步伐,很多教师也还没有采用综合教学的方法和思路,在综合理科教学的路上,还有许多迷茫和彷徨。但世界在发展、时代在召唤,我们要勤于思考,敢于创新,勇于实践,为综合理科教育添砖加瓦。
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