序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇化學(xué)中的能量變化范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

1.知識的表述方式不一樣。化學(xué)反應(yīng)中的能量變化在新老教材中表達方式不一樣。如老教材在第一階段通過能源的使用、化學(xué)反應(yīng)過程中的熱變化等現(xiàn)象引出放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)的概念和對燃料充分燃燒條件的討論。第二階段從化學(xué)鍵的斷裂與形成分析化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)原因，從定量角度介紹能量變化，介紹熱化學(xué)方程式和H，在閱讀材料中簡介了蓋斯定律及其應(yīng)用，單獨一節(jié)介紹燃燒熱及計算中和熱及其影響因素（但這點在新版的教材中沒有明確提出），另安排學(xué)生實驗測定中和熱，最后歸納使用化石燃料的利弊及新能源的開發(fā)，后續(xù)單元介紹電解原理及其應(yīng)用。

新版教材也分兩個階段組織學(xué)習(xí)內(nèi)容，第一階段通過幾個典型圖形來展示化學(xué)反應(yīng)中伴隨著能量變化，實驗探究得出放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的概念，與老教材不同的是，在必修部分就引入熱化學(xué)方程式和H，歸納燃料燃燒釋放的熱量及其利用。第二階段介紹老教材沒有明確提出的化學(xué)反應(yīng)的焓變，從能量守恒和化學(xué)鍵的角度來寫探究能量變化的實質(zhì)，應(yīng)用熱化學(xué)的方程式，在課堂活動與探究中一起學(xué)習(xí)反應(yīng)熱的測量和計算，全面學(xué)習(xí)蓋斯定律，學(xué)習(xí)有關(guān)計算，再進而歸納能源的充分利用，在后續(xù)內(nèi)容中介紹化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化。

2.教學(xué)的要求程度不一樣。老版教材要求學(xué)生知道在化學(xué)反應(yīng)中還存在能量變化，而且通過實驗探究了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)，很清楚地知道能量變化是由于各種物質(zhì)所具有的能量而引起的，了解燃料充分燃燒的原因以及提高燃料燃燒效率和減少污染的必要性。對于理科學(xué)生來說，是提出了更高要求，不僅要知道反應(yīng)中的能量變化是由物質(zhì)鍵能引起，還要能夠正確書寫熱化學(xué)方程式，能夠進行簡單的H計算，能夠計算燃燒熱。

新版教材明確提高了課堂中的教學(xué)要求。在必修的化學(xué)專題“化學(xué)反應(yīng)與能量變化”中，安排了“化學(xué)反應(yīng)中的能量”這個單元，深刻理解化學(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因，同時通過自身生活中的事例，了解化學(xué)能與熱能是可以相互轉(zhuǎn)化的。此外，讓學(xué)生充分認識到提高燃料的燃燒效率、開發(fā)清潔燃料和研制新型電池的重要性。然而針對理科的學(xué)生，在選修模塊《化學(xué)反應(yīng)原理》中，安排了“化學(xué)反應(yīng)與能量變化”專題，讓學(xué)生充分了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因，而且能夠很快說出常見的能量轉(zhuǎn)化形式，了解化學(xué)在解決能源危機中的重要作用；同時讓學(xué)生也能夠用事例來闡述化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化，了解反應(yīng)熱和焓變的含義，準確地用蓋斯定律進行有關(guān)反應(yīng)熱的簡單計算。

3.教材的內(nèi)容描述不一樣。與老版教材相比，新版教材在高中化學(xué)教學(xué)中的必修部分增加了熱化學(xué)方程式，增加了化學(xué)反應(yīng)中能量變化的實質(zhì)是化學(xué)鍵斷裂和形成時所吸收和釋放的化學(xué)能，不再使用±Q表示能量放出與吸收而是一步到位地使用H來定量表示，即部分老版教材選修部分內(nèi)容變成了必修部分。在選修部分，增加了焓變、蓋斯定律，即老版教材中只提到H符號，不提概念，甚至把蓋斯定律僅作為閱讀材料，進一步明確成學(xué)習(xí)的內(nèi)容，對燃燒熱并沒有說出具體的含義。新版教材在學(xué)生課后作業(yè)中的要求比老版教材更難，標題更新，更有實用性。

4.教學(xué)的側(cè)重策略不一樣?！盎瘜W(xué)反應(yīng)中的能量變化”是化學(xué)在生活中的一個重要體現(xiàn)。要從學(xué)生已有的相關(guān)知識和生活經(jīng)驗出發(fā)，積極引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)，從而順利地對新知識進行建構(gòu)。

教師要引導(dǎo)學(xué)生從能量的角度認識化學(xué)現(xiàn)象，從能量角度考慮化學(xué)反應(yīng)問題，使學(xué)生更全面地認識化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，并幫助學(xué)生全面認識自然、環(huán)境、能源和社會的關(guān)系，讓學(xué)生了解能源問題與化學(xué)科學(xué)的密切關(guān)系，認識能源對社會發(fā)展的重要性。還要引導(dǎo)學(xué)生從能量守恒、能量的貯存和相互轉(zhuǎn)化的角度來認識化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)鍵的斷裂和形成的微觀層面來認識反應(yīng)中的能量變化的本質(zhì)原因。

在教學(xué)設(shè)計時，教師要關(guān)注概念的形成和發(fā)展過程，找到學(xué)生認識的增長點，引導(dǎo)學(xué)生逐步突破原有認識，形成新的認識，既不死摳概念，也不回避概念。對于焓的教學(xué)，既不要引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)熱力學(xué)的嚴格定義上了解焓，也不能避而不談，讓學(xué)生知道焓是科學(xué)家為了便于計算反應(yīng)熱而定義的一個物理量，它的數(shù)值與物質(zhì)具有的能量有關(guān)。

篇(2)

關(guān)鍵詞 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)；設(shè)問；圖像；思維導(dǎo)圖

“化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)”是《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊中非常重要的內(nèi)容，它主要是從能量變化角度來認識化學(xué)反應(yīng)。先引入焓變ΔH，利用物質(zhì)總能量的變化、化學(xué)鍵的變化、蓋斯定律、化學(xué)實驗等方面來學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。這些知識對高中生來說是全新的知識，學(xué)習(xí)起來有一定的難度，而且又派生出了焓變、放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)、熱化學(xué)反應(yīng)方程式等陌生概念，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。因此，在化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的教學(xué)中，如何在較短時間內(nèi)讓學(xué)生理清學(xué)習(xí)的思路，掌握好教學(xué)內(nèi)容就成為教師值得研究的重要課題。筆者根據(jù)教學(xué)實踐經(jīng)驗，從以下幾個方面談?wù)劵瘜W(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)教學(xué)的策略問題。

一、巧妙設(shè)問，化解知識疑點

心理學(xué)研究表明，思維永遠是從問題開始的，而創(chuàng)造潛能往往能在排除疑難的過程中得到激發(fā)。隨著教育教學(xué)的不斷改革，隨之而來的教學(xué)方式必須由“教教材”向“用教材”轉(zhuǎn)變。這就需要高中化學(xué)教師轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)化學(xué)課堂的教學(xué)模式，利用“問題”思考，教會學(xué)生學(xué)習(xí)。俗話說：“學(xué)起于思，思源于疑?！笨梢哉f問題是推動學(xué)生學(xué)習(xí)的原動力，也是學(xué)生進行一系列探究活動的前提。西方學(xué)者德加默曾經(jīng)說過：“提問得好就是教得好”。在高中化學(xué)教學(xué)中，有效提問是建立在師生之間的雙向交流，教師教得如何，學(xué)生們掌握的程度怎樣，都能在課堂中學(xué)生的提問過程中加以了解。因此，在高中化學(xué)的課堂教學(xué)中，利用巧妙設(shè)疑來進行化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的教學(xué)，不僅可以活躍課堂教學(xué)氛圍，調(diào)動學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的積極性，還可以對教學(xué)過程實施進行實時監(jiān)控，提高教學(xué)質(zhì)量和效率。

1.在概念教學(xué)中設(shè)置疑問

在化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的教學(xué)過程中，筆者有意識地設(shè)置疑問，引導(dǎo)學(xué)生參與教學(xué)，加強師生互動。如在化學(xué)反應(yīng)熱教學(xué)的開始，筆者設(shè)置以下的問題對學(xué)生進行引導(dǎo)，并讓學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)中的能量變化有一個總體的 認識。

問題1：化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)和特征是什么？

問題2：凡是有能量變化的過程一定發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)嗎？舉例說明。

問題3：化學(xué)反應(yīng)的ΔH與反應(yīng)物的總能量、生成物的總能量的關(guān)系？

問題4：化學(xué)反應(yīng)的ΔH與反應(yīng)物、生成物的鍵能有什么關(guān)系？

通過上述設(shè)問，學(xué)生們從兩個方面來理解放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)概念，一個是宏觀方面物質(zhì)的總能量，另一個是微觀方面鍵能的變化。這樣設(shè)置問題有助于學(xué)生對抽象問題的理解，也有助于后面知識的學(xué)習(xí)，接著師生共同解決疑難點：為什么規(guī)定放熱反應(yīng)ΔH0？這主要是化學(xué)反應(yīng)以體系為中心，放出熱量，環(huán)境溫度升高，體系本身能量降低，就認為ΔH0。這樣建立起體系與環(huán)境的基本概念，有利于學(xué)生理解學(xué)習(xí)。

2.在實驗教學(xué)中設(shè)置疑問

中和熱的測定實驗是從實驗角度描述化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)，中和熱的測定實驗是一個定量實驗，在儀器的選擇，方案的設(shè)計，數(shù)據(jù)的記錄方面等要加強對學(xué)生的引導(dǎo)，并關(guān)注控制變量的方法。師生圍繞誤差產(chǎn)生的原因及減少誤差的措施展開討論，筆者設(shè)置以下疑問引導(dǎo)學(xué)生一起對實驗進行探究。

問題1：在中和熱的測定實驗中，為什么要將氫氧化鈉溶液迅速、一次性倒入盛有鹽酸的燒杯中？此實驗中氫氧化鈉溶液的加入不能分步進行嗎？

問題2：燒杯上的紙板為什么要及時蓋上，怎樣改進能使誤差更?。?/p>

問題3：環(huán)形玻璃攪拌棒需要不斷地進行攪拌嗎？環(huán)形玻璃攪拌棒能否換成金屬材質(zhì)的呢？

問題4：在實驗過程中，小燒杯和大燒杯之間為什么要填充滿紙片或者塑料呢？

這些問題都是有關(guān)中和熱實驗操作的關(guān)鍵所在。這些關(guān)鍵操作也是減少實驗誤差的必要操作，師生一起解決完這些問題之后，教師安排學(xué)生自己動手進行實驗操作，這樣的教學(xué)可起到事半功倍的教學(xué)效果。

二、利用圖像，突破知識難點

圖像是一種較為直觀、形象的教學(xué)工具。圖像在高中化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的教學(xué)中具有廣泛的應(yīng)用價值，不但能有效促進知識間的聯(lián)系，而且能加強學(xué)生對知識的理解，同時能在很大程度上指導(dǎo)與幫助學(xué)生搭建知識的整體框架，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

1.利用圖像判斷放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)

在利用圖像判斷熱化學(xué)反應(yīng)方程式的吸、放熱時，我們只需要看圖像上縱坐標所對應(yīng)的起點和終點對應(yīng)的熱量大小情況，即反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量的大小情況。利用圖像可以直觀地分析和比較反應(yīng)物的總能量和生成物的總能量的大小關(guān)系，從而判斷反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。如果從圖像上能分析出生成物的總能量高于反應(yīng)物的總能量，則該反應(yīng)一定為吸熱反應(yīng)即H>0，如果從圖像能分析出反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，則該反應(yīng)一定為放熱反應(yīng)，即H

2.利用圖像書寫熱化學(xué)方程式

在化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的學(xué)習(xí)過程中，其熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫既是高考的重點同時也是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點。在熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫過程中，以焓變的計算難度最大。焓變的計算主要有兩種途徑：第一，用生成物的總能量與反應(yīng)物的總能量的差值直接進行計算；第二，如果有出現(xiàn)過渡狀態(tài)的計算，從圖像上可以反映出反應(yīng)熱與活化能大小無關(guān)。

3.利用圖像進行知識應(yīng)用

我們可以利用圖像判斷反應(yīng)的ΔH的大小。比如： S（g）+O2（g）=SO2（g） H1；S（s）+O2（g）=SO2（g） H2，同種物質(zhì)，它的狀態(tài)不同，所含能量也不同，一般來說氣態(tài)>液態(tài)>固態(tài)。所以我們可以畫出圖1。

由此我們可以得出結(jié)論，H1>H2。同理我們可以從這類圖像中判斷物質(zhì)的穩(wěn)定性。已知金剛石、石墨與氧氣反應(yīng)能量變化如圖2所示。

從圖2中我們可以知道金剛石與氧氣反應(yīng)放出的熱量比石墨與氧氣反應(yīng)放出的熱量高，也就是說金剛石的能量比石墨的高，依據(jù)“能量越低越穩(wěn)定”，可得出石墨要比金剛石更穩(wěn)定，也可以得出石墨轉(zhuǎn)化成金剛石的化學(xué)反應(yīng)肯定是吸熱反應(yīng)。

三、借助思維導(dǎo)圖，掌握知識重點

結(jié)合近年高考有關(guān)“化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)”的相關(guān)考題，筆者總結(jié)出在高考中，有關(guān)化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的核心知識主要有：能量、焓變、熱化學(xué)方程式、標準燃燒熱、蓋斯定律、鍵能等。而其中最重要的核心內(nèi)容是熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫。要掌握熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫以及判斷需要具備以下的知識，見表1。

為了讓學(xué)生更好地掌握熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫這一核心知識，筆者在課堂教學(xué)中構(gòu)建了如圖3所示的思維導(dǎo)圖，這樣學(xué)生就能更好地抓住熱化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫各項要點。

化學(xué)知識點比較零散、多而雜，思維導(dǎo)圖可以有效地幫助學(xué)生建立知識體系，尤其是適合化學(xué)知識點的整理，學(xué)生通過畫上述思維導(dǎo)圖大大提高了熱化學(xué)反應(yīng)方程式書寫的正確率，同時也加深理解了化學(xué)反應(yīng)的能量變化。

篇(3)

關(guān)鍵詞：光合作用 過程 影響因素 標注

中圖分類號：G623 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（b）-0180-01

人教版必修1《分子與細胞》第5章第4節(jié)“能量之源――光與光合作用”，是“細胞的代謝”單元的重點內(nèi)容，學(xué)好本節(jié)內(nèi)容不僅有利于深入理解代謝的本質(zhì)，還為后面生態(tài)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。在《普通高中生物課程標準（實驗）》中對本節(jié)的具體內(nèi)容標準要求是：“說明光合作用以及對它的認識過程”“研究影響光合作用速率的環(huán)境因素”，分別屬于理解水平和應(yīng)用水平，在多年來的全國及各地高考中，光合作用是必考的，其重要性可想而知。筆者就自己多年生物教學(xué)中對課 本圖1“光合作用過程的圖解”（以下簡稱圖解）的理解與應(yīng)用談?wù)勛约旱男牡谩?/p>

1 利用圖解，總結(jié)光合作用中的物質(zhì)變化和能量變化及兩個階段的聯(lián)系

教學(xué)中，我先讓學(xué)生仔細觀察圖解，然后提出一系列問題讓學(xué)生思考：光合作用分幾個階段？各個階段的場所在哪兒？光反應(yīng)階段的需要的原料及產(chǎn)物各是什么？光能被吸收后到哪兒去了？光反應(yīng)階段的物質(zhì)變化的反應(yīng)式該怎樣書寫？暗反應(yīng)階段需要的原料及產(chǎn)物各是什么？暗反應(yīng)階段的物質(zhì)變化的反應(yīng)式該怎樣書寫？光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段有什么聯(lián)系？通過對以上問題的思考，學(xué)生不難得出光合作用的物質(zhì)變化及能量變化過程。即：

光反應(yīng)階段的物質(zhì)變化：

水的光解：H2OO2+2[H]

光合磷酸化：ADP+Pi+能量ATP

光反應(yīng)階段的能量變化：光能轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP中活躍的化學(xué)能。

暗反應(yīng)階段的物質(zhì)變化：

CO2的固定：CO2+C52C3（注意，暗反應(yīng)達到平衡時：C5∶C3=1∶2）

C3化合物的還原：2C3+2[H]+ATP

C5+（CH2O）+ADP+Pi

暗反應(yīng)階段的能量變化：ATP中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)椋–H2O）中穩(wěn)定的化學(xué)能。

光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段的關(guān)系：從圖解不難看出，光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供還原劑[H]和能量ATP，暗反應(yīng)為光反應(yīng)提供ADP和Pi；沒有光反應(yīng)，暗反應(yīng)無法進行，沒有暗反應(yīng)，有機物無法合成。

2 利用圖解，總結(jié)影響光合作用的外部因素及對圖解的標注

光對光合作用的影響：從光的角度分析，影響因素包括了光照強度、光照時間、光照面積和光質(zhì)四個方面。從而對原圖進行標注。

CO2對光合作用的影響： CO2是光合作用的原料，CO2n濃度對光合作用的影響在生產(chǎn)上的應(yīng)用表現(xiàn)為：施用有機肥；大棚作物可用CO2發(fā)生器等適當(dāng)提高棚內(nèi)CO2濃度；大田生產(chǎn)中的“正其行，通其風(fēng)”等。

水對光合作用的影響：植物缺水時，一方面使細胞的整體代謝速度降低；另一方面導(dǎo)致植物葉片氣孔關(guān)閉，CO2供應(yīng)不足，植物光合作用下降。生產(chǎn)上通過適時適量的合理灌溉來解決作物對水的需求。

3 利用圖解，解析高考真題，深化對圖解的把握

例1：（2011課標，3）番茄幼苗在缺鎂的培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時間后，與對照組相比，其葉片光合作用強度下降，原因是（ ）

A.光反應(yīng)強度升高，暗反應(yīng)強度降低

B.光反應(yīng)強度降低，暗反應(yīng)強度降低

C.光反應(yīng)強度不變，暗反應(yīng)強度降低

D.光反應(yīng)強度降低，暗反應(yīng)強度不變

解析：選B。學(xué)生頭腦中只要有光合作用的圖解，稍加分析，可發(fā)現(xiàn)鎂是葉綠素的組成成分，缺鎂會導(dǎo)致葉綠素缺少而使光反應(yīng)強度降低，[H]和ATP合成不足而使暗反應(yīng)強度也降低。

例2：（2009海南單科，15）在其他條件適宜的情況下，在拱試植物正常進行光合作用時突然停止光照，并在黑暗中立即開始連續(xù)取樣分析，在短時間內(nèi)葉綠體中C3和C5化合物含量的變化是

A.C3和C5都迅速減少

B.C3和C5都迅速增加

C.C3迅速增加，C5迅速減少

D.C3迅速減少，C5迅速增加

解析：選C。突然停止光照后，光反應(yīng)供給暗反應(yīng)的[H]，ATP減少，C3的還原受阻而C5和CO2生成C3的速度短時間不變，所以C3積累C5減少。

例3：（2010海南單科，4）光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供的物質(zhì)是（ ）

A.[H]和H2O B.[H]和ATP

篇(4)

常常在各類練習(xí)冊中見到如下習(xí)題：

下列現(xiàn)象不能用質(zhì)量守恒定律解釋的是（ ）

A.蠟燭燃燒時變短

B.打開盛有酒精的瓶蓋酒精質(zhì)量變小

C.鎂帶燃燒后，固體質(zhì)量增加

D.澄清石灰水露置在空氣中變重

也常常有教師根據(jù)教材的表述，向?qū)W生強調(diào)：質(zhì)量守恒定律的研究對象是化學(xué)變化中的質(zhì)量關(guān)系，不研究物理變化，而物理變化特別是核反應(yīng)中質(zhì)量并不守恒。

這其實涉及兩個問題：

1.質(zhì)量守恒定律只研究化學(xué)變化嗎？換言之，質(zhì)量守恒定律只是化學(xué)定律嗎？也可以說，物理變化是否遵從質(zhì)量守恒定律？

2.核反應(yīng)是否是物理變化？

二、文獻的表述

我們先來看一看文獻中對質(zhì)量守恒定律的表述：

辭海（1979年版縮印本）：P270

自然科學(xué)中重要的定律之一。在任何與周圍隔絕的物質(zhì)系統(tǒng)（孤立系統(tǒng)）中，不論發(fā)生何種變化或過程，其總質(zhì)量始終保持不變。

簡明大英百科全書（中文版）：第5卷P263

宇宙中物質(zhì)的總和不能改變，亦即物質(zhì)既不能產(chǎn)生，也不能消滅。

大百科全書·化學(xué)

在任何與周圍隔絕的體系中，不論發(fā)生何種變化或過程，其總質(zhì)量始終保持不變?；蛘哒f，化學(xué)變化只能改變物質(zhì)的組成，但不能創(chuàng)造物質(zhì)，也不能消滅物質(zhì)，所以該定律又稱物質(zhì)不滅定律。

中國百科大辭典（普及版）：P1323

化學(xué)變化中的一個基本定律，在封閉體系中，不論發(fā)生何種變化或過程，變化前后的總質(zhì)量保持不變。或者說化學(xué)變化只能改變物質(zhì)的組成，但不能創(chuàng)造物質(zhì)，也不能消滅物質(zhì)，所以該定律又稱物質(zhì)不滅定律。

從文獻可知，首先各種文獻均強調(diào)：質(zhì)量守恒定律適用于封閉體系。其次，《辭?！贰ⅰ逗喢鞔笥倏迫珪ㄖ形陌妫访鞔_表示：質(zhì)量守恒與物質(zhì)發(fā)生的何種變化無關(guān)。而《大百科全書？化學(xué)》、《中國百科大辭典（普及版）》的表達有矛盾之處，既講“化學(xué)變化”又講“不論發(fā)生何種變化和過程”。

三、質(zhì)量守恒定律的產(chǎn)生與發(fā)展的歷史

1756年俄國科學(xué)家羅蒙諾索夫首先測定化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系，將錫放在密閉容器中燃燒，反應(yīng)前后質(zhì)量沒有變化，由此得出結(jié)論：“參加反應(yīng)的全部物質(zhì)的質(zhì)量，常等于全部反應(yīng)產(chǎn)物的質(zhì)量。”顯然，羅蒙諾索夫是從研究化學(xué)變化開始，進而得出質(zhì)量守恒定律。但從拉瓦錫的研究來看，既有物理變化，又有化學(xué)變化。拉瓦錫在研究“水可能變?yōu)橥痢钡睦碚摃r做了一個著名的“百日實驗”：拉瓦錫安裝了一個體積很大的蒸餾瓶，把通過蒸餾瓶的蒸汽，冷卻成蒸餾水，再把瓶口封閉，稱一下重量，然后放到火上加熱。一直燒到100天，拉瓦錫重新稱了蒸餾瓶的重量，發(fā)現(xiàn)其重量和原來相等。水中的沉淀物和殘渣是由水和玻璃變成的，并不是火跑到水中變成的?！拔镔|(zhì)雖然能夠變化，但是不能消滅或憑空產(chǎn)生?！边@就是拉瓦錫首先表述的質(zhì)量守恒定律。由此可知，物理變化也遵從質(zhì)量守恒定律。

1908年德國化學(xué)家朗道耳特（Landolt）及1912年英國化學(xué)家曼萊（Manley）做了精確度極高的實驗，所用的容器和反應(yīng)物質(zhì)量為1000g左右，反應(yīng)前后質(zhì)量之差小于0.0001g，質(zhì)量的變化小于一千萬分之一。這個差別在實驗誤差范圍之內(nèi)，因此科學(xué)家一致承認了這一定律。

20世紀以來，人們發(fā)現(xiàn)原子核裂變所產(chǎn)生的能量遠遠超過最劇烈的化學(xué)反應(yīng)。1000g 鈾235裂變的結(jié)果，放出的能量為8.23×1016J，與產(chǎn)生這些輻射能相等的質(zhì)量為0.914g，和原來1000g相比，質(zhì)量變化已達到千分之一。于是人們對質(zhì)量守恒定律就有了新的認識?？茖W(xué)家將兩個原本獨立的基本定律：質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律合二為一，稱它為質(zhì)能守恒定律。

4.教材中的實驗分析：

人教社九義版《化學(xué)（上）》P90-91，連用兩個實驗來說明質(zhì)量守恒定律。

（1）白磷燃燒：

反應(yīng)前的總質(zhì)量=m（白磷）+m（空氣）+m（沙）+m（錐形瓶） +m（玻璃管） +m（氣球）

反應(yīng)后的總質(zhì)量=m（P2O5）+m（剩余白磷）+m（剩余空氣）+m（沙）+m（錐形瓶） +m（玻璃管）+m（氣球）

由上面的等式得出下式：

m（白磷）+m（O2）=m（P2O5）

需要的前提是：m（沙）不變，m（錐形瓶）不變，m（玻璃管）不變，m（氣球）不變，即未參加反應(yīng)的所有物質(zhì)的質(zhì)量不變。顯然沙、玻璃管、氣球、錐形瓶、氮氣沒有發(fā)生化學(xué)變化，它們的質(zhì)量也未變。

（2）鐵與硫酸銅溶液的反應(yīng)：

反應(yīng)前的總質(zhì)量=m（鐵釘）+m（硫酸銅）+m（水）+m（燒杯）

反應(yīng)后的總質(zhì)量=m（剩余的鐵釘）+m（銅）+m（硫酸亞鐵）+m（水）+m（燒杯）

同理，由上面的等式得出下式：

m（鐵）+m（硫酸銅）= m（銅）+m（硫酸亞鐵）

需要的前提是：m（燒杯）不變，m（水）不變，即未參加反應(yīng)的所有物質(zhì)的質(zhì)量不變。顯然燒杯、水沒有發(fā)生化學(xué)變化，它們的質(zhì)量也未變。

因此，從教材的實驗可知，教材僅僅用“參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和，等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和”，不足以解釋實驗中的質(zhì)量守恒現(xiàn)象。

五、現(xiàn)行教材中的質(zhì)量守恒定律表述的缺點：

首先，現(xiàn)行化學(xué)教材對質(zhì)量守恒定律的表述縮小了質(zhì)量守恒定律的適用范圍。它只是質(zhì)量守恒定律在化學(xué)變化中的反映，是質(zhì)量守恒定律的一個部分，而不是質(zhì)量守恒定律的全部內(nèi)容，絕對不能用來代替質(zhì)量守恒定律。這一改動不利于學(xué)生在更高層次上審視質(zhì)量守恒定律，不利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，有學(xué)科本位主義的嫌疑。

第二，現(xiàn)行教材的表述缺乏對“封閉體系”的強調(diào)，教材只得補充了一個實驗5-1來說明裝置需要密閉。但實驗5-1的開放裝置與鐵與硫酸銅反應(yīng)時的開放裝置相同，一個開放裝置守恒，一個開放裝置不守恒。這造成學(xué)生在理解中的困難，使得教師在講授中不得不花大量時間引導(dǎo)學(xué)生分析各種裝置的特點，以便讓學(xué)生得出裝置必須密閉的特點。

六、核反應(yīng)是否是物理變化？

這涉及到物質(zhì)變化的分類，物理變化、化學(xué)變化、核反應(yīng)的區(qū)別如下表：

核反應(yīng)由于原子核發(fā)生了變化，因而帶來了巨大的能量變化，進而引起質(zhì)量變化。因此，質(zhì)量守恒定律適用于物理變化和化學(xué)變化，而不適用于原子核發(fā)生改變的核反應(yīng)。

七、對教材的建議

恢復(fù)質(zhì)量守恒定律的原始表述，并將現(xiàn)行教材中的表述修改為：

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【關(guān)鍵詞】溶解度；焓變熵變；極化作用；離子化合物

一、能量角度

離子化合物的溶解過程可以認為：

①離子晶體的正、負離子克服離子間引力，解離成氣態(tài)離子。

②氣態(tài)離子進入水中并與水分子結(jié)合形成水合離子。

即溶解焓solHmθ溶解焓=晶格能U-水合熱hHmθ，其中U與正負離子半徑之和成反比，即U=k1?。而水合熱hHmθ與正、負離子半徑成反比，即hHmθ=k2?（）+k3?（），所以solHmθ=k1?-k2?-k3?。

離子型化合物晶格能隨離子勢能增大而增大，但這樣的離子與極性水分子間的引力也變大，水合時放出的能量也更多，究竟是哪種占優(yōu)勢多，要看陰陽離子的匹配情況。

一般規(guī)律為：

①當(dāng)r+

例如NaCl與LiCl，LiCl溶解度大，因為，r（Na+）、r（Li+）與r（Cl-）半徑差異大，而r（Li+）

②當(dāng)r+≈r-時，若r-較小，則隨著r+的減小，U的改變明顯，不利于溶解。

僅從能量方面來考慮物質(zhì)的溶解性，有以下局限。

①對于復(fù)雜離子化合物，如，MaXaYb，適用性欠佳，很難體現(xiàn)陰、陽離子的相互作用關(guān)系。

②尚有許多化合物的熱力學(xué)數(shù)據(jù)不方便測定時。

③很難確定離子半徑與溶解性的定量關(guān)系（這也是化學(xué)中普遍存在的難題，即定量地描述物質(zhì)結(jié)構(gòu)對物質(zhì)性質(zhì)的決定作用），這就導(dǎo)致了其應(yīng)用范圍的局限性。

因此，可以用極化作用來解釋物質(zhì)溶解性的差異。

二、極化作用

首先，極化作用的概念：

⑴離子在電場的作用下，核與電子發(fā)生相對位移，產(chǎn)生偶極矩的過程，叫做離子的極化。

⑵離子作為電場，使周圍帶異種電荷的離子被極化而變形的能力叫做極化力。

⑶離子作為被極化的對象，被別的離子極化而變形。

之所以說極化作用對物質(zhì)性質(zhì)的影響是由結(jié)構(gòu)決定的，是因為極化力的大小主要由以下三個因素決定：

⑴離子半徑r越小，極化力越大。

⑵離子所帶電荷Z；正電荷越高，極化力越大。

卡特雷奇（G.H.Cartledge））曾經(jīng)把r與Z放在一起表示，提出了“離子勢”的概念，來表示陽離子的極化能力。即

⑶離子的電子構(gòu)型：外層電子越多，極化力越大。

陽離子的極化作用強弱有以下規(guī)律

①對于不同電子構(gòu)型，陽離子極化強弱次序18e-（18+2e-）電子構(gòu)型>9-17e-電子構(gòu)型電子構(gòu)型。

②結(jié)合陰離子的變形性越大，其極化作用的表現(xiàn)越明顯。

若離子間由于較強的有極化作用，不可忽略相互間的附加極化作用，而引起的共價成分增大，而共價的無機晶體是難溶于水的。這正是離子極化作用對物質(zhì)在水中的溶解度有較大影響的原因。

例如，鹵化銀在水中的溶解度按AgF、AgCl、AgBr、AgI的次序依次遞減。由此不難對鹵化銀的溶解性遞變作出解釋： Ag為18e-電子構(gòu)型，其極化作用相當(dāng)強，對陰離子的電子云有強烈的吸引作用，使陰離子變形（陰離子極化），而F-、Cl-、Br-、I-變形性逐漸變大，從而導(dǎo)致了溶解度的下降。

三、思考

不管是從能量變化角度還是離子極化角度來分析離子化合物的溶解性，其本質(zhì)仍是物質(zhì)結(jié)構(gòu)對其性質(zhì)影響的具體表現(xiàn)。所以，在研究問題的過程中，要從本質(zhì)出發(fā)，通過基本理論，構(gòu)建一系列合理的、大膽的假設(shè)，并小心地求證、完善，這樣才能更接近事實。

【參考文獻】

[1]北京師范大學(xué)無機化學(xué)教研室等編.無機化學(xué)（下冊），第四版，北京：高等教育出版社，2002

[2]袁紅霞，肖勝蘭，王佳芬，錢亞兵.鹵化銀在水中溶解度變化規(guī)律的研究，四川師范大學(xué)化學(xué)系

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關(guān)鍵詞：能量守恒；高中物理；教學(xué)方法

一、能量守恒的教學(xué)

在教材中能量的內(nèi)容主要包含力學(xué)機械能以及分子能量、電磁場能量等.對于這些內(nèi)容，學(xué)生都不會陌生，但是真正讓他們講出原因來卻很困難.這就需要教師引導(dǎo)學(xué)生了解能量體系，研究其能量的能量值與能量變化，比如，對能量值的計算有基本公式；磁場能量卻沒有公式可循，這就需要教師進行詳細的講解，讓學(xué)生歸納能量變化時對應(yīng)力的情況，通過這樣的對比歸納，學(xué)生就能理解：能量的轉(zhuǎn)化度就是功.只有讓學(xué)生腦中形成一個概念，解決問題才會方便.同時，也可以通過做實驗來發(fā)現(xiàn)變力并作出解答.教師也應(yīng)該著重強調(diào)，能量變化與功是相輔相成的，只有牢牢的記住能量與功的關(guān)系，才能熟練的應(yīng)用其原理.

在學(xué)習(xí)電能變化與分子能變化時，教材中沒有寫出計算公式，學(xué)生對這兩種能量的理解較淺，很難掌握理解.針對這一現(xiàn)象，可以利用對比的方式理清分子力做功與分子是能變化之間的關(guān)系等.比如，重力做功與重力勢能變化之間的關(guān)系就是重力是能減小多少就是重力做多少正功，重力勢能增加多少就是重力做了多少負功.即 .同樣，分子勢能的變化也是分子力做功的變化，由于二者之間的兩只相等，所以也體現(xiàn)出功與能之間的關(guān)系.也可以可指導(dǎo)學(xué)生在思考時從機械能守恒條件入手.如，一個能量系統(tǒng)去掉重力還有其他力在做功，那機械能是怎么樣變化的？這樣學(xué)生就可以通過推理來算出能量不守恒的定論，其他力做多少正功都是與機械能成正比的.也就是說正功增加機械能增加，付功增加機械能減少.這樣的題目也體現(xiàn)了功和能之間的關(guān)系.這是物理學(xué)中比較常見的解題方法，學(xué)生只要懂得利用這樣的方法就能夠較好的理解能量守恒定律.

二、不容忽視的能量守恒定律

能量守恒是較為常見的規(guī)律之一，是針對各種守恒與能量轉(zhuǎn)化的.正是因為這條意義過于簡單，所以學(xué)生往往忽視了能量守恒的存在.其具體變現(xiàn)為，有時候?qū)W生錯誤應(yīng)用，有時候?qū)W生忘記應(yīng)用.學(xué)生在應(yīng)用中不能夠分析出對能量損失.比如，在物體的碰撞過程中損失的機械能.磁場震蕩中輻射的損失等.對于錯誤應(yīng)用，我發(fā)現(xiàn)這與教師在教學(xué)中的引導(dǎo)有著莫大的關(guān)系，導(dǎo)致學(xué)生經(jīng)常無電阻無摩擦損耗作為能量守恒的解決條件.比如，在電磁場的教學(xué)中，重點是分析震蕩中的能量轉(zhuǎn)化，卻不能忽視電磁輻射的能量損失.有些教師就是忽視的輻射損失，導(dǎo)致學(xué)生錯誤應(yīng)用能量守恒.所以，在實際教學(xué)中，教師應(yīng)高重視教材的知識點以及教材的連貫性以及內(nèi)在聯(lián)系，讓學(xué)生能夠全面的分析和了解物理現(xiàn)象中出現(xiàn)的能量守恒問題.

在高考中，能量守恒考題主要分多體和單體問題，單體的機械能守恒在高考中基本不會出現(xiàn)，都是以多體能量守恒為主，主要開叉在多個物體組成的能量系統(tǒng)中出現(xiàn)的能量守恒問題.這類的習(xí)題我們要從整體意識入手，將多個物體化零為整組成一個能量系統(tǒng)，這樣機械能量守恒定律才適合這個系統(tǒng)，也就是：組成系統(tǒng)的各個物體之間只有動能和勢能之間的轉(zhuǎn)化，沒有機械能與其他形式的能量之間的轉(zhuǎn)化時，則系統(tǒng)的機械能守恒.

從上面可以看出，高中能量守恒定律是有章可循的，只要將問題按照模型進行分類，向?qū)W生灌輸模型概念，并且找出每種模型的規(guī)律就會找到對應(yīng)的解題方法和技巧.比如，解決滑槽模型類的問題，就是認清物體運動的過程，找到運動過程中的最低點以及最高點時速度相同的條件，這樣就可以輕松解決問題.同樣動量守恒也可以建模，如典型的碰撞模型滑塊 模型，這種模型之間索然沒有本質(zhì)上的區(qū)別，但是也要想學(xué)生講明，動量守恒的過程與條件.在這個過程中，首先要開發(fā)學(xué)生的思考，讓學(xué)生腦中出現(xiàn)一個完整清晰的物理情景.隨后闡述總物理過程并分成若干個子過程，這樣學(xué)生的思維就會變得活躍，能量守恒問題也就迎刃而解.

綜上所述，高中物理最重要的內(nèi)容之一就是能量定律，但是有的能量有計算公式，有的能量沒有，這就導(dǎo)致多數(shù)學(xué)生不懂得靈活的運用這個定律，教師只有通過精煉精講的方式帶領(lǐng)學(xué)生自主探究，逐步的發(fā)展學(xué)生思維能力與觀察能力，在沒有先進的試驗器材時可以采用常規(guī)試驗器材，只有學(xué)生經(jīng)歷了試驗過程才能夠更好的理解能量守恒定律.因此，有效提高學(xué)生的探究能力就能提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，這也是將物理教學(xué)的有效性提高了.

參考文獻：

[1]徐高本.機械能守恒顯神通（高一、高二、高三）[J]. 數(shù)理天地（高中版）， 2004，（12） .

[2]肖立.例析三類系統(tǒng)機械能守恒習(xí)題[J]. 數(shù)理化學(xué)習(xí)（高中版），2007（9）.

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關(guān)鍵詞: 物理教學(xué) 類比 KPK

類比是物理學(xué)中常用的一種教學(xué)和學(xué)習(xí)方法,把已經(jīng)熟知的事物(類比對象)類比為未知的事物(研究對象),然后根據(jù)兩個對象之間存在著某種相類似的關(guān)系,利用邏輯推理的思考形式,從已知對象具有的某種性質(zhì)推出未知對象具有相應(yīng)的性質(zhì)。奧蘇貝爾強調(diào),新的學(xué)習(xí)必須能與已有的認知結(jié)構(gòu)中的舊經(jīng)驗取得關(guān)聯(lián),才是“有意義的學(xué)習(xí)”。他提出的比較性先行組織者就是運用類比的方法將新概念與認知結(jié)構(gòu)中現(xiàn)存的舊概念作聯(lián)接,以獲得新知識。這種通過學(xué)生已有的舊經(jīng)驗來同化,調(diào)整新知識的學(xué)習(xí)方式,正好符合建構(gòu)主義的基本主張。

物理學(xué)史上利用類比的方法對物理學(xué)作出杰出貢獻的例子很多,比如1767年普利斯特列以非凡的洞察力領(lǐng)悟到電力可能與萬有引力相似,都符合反比平方定律,這一點在1784年被庫倫通過扭秤實驗所驗證;日本物理學(xué)家湯川秀樹把核力和電磁力進行類比,認為電子間的相互作用是通過交換某種媒介粒子而間接地發(fā)生,從而提出核力的介子理論。在物理教學(xué)中,類比方法也是學(xué)習(xí)和科研的一種行之有效的重要手段。教師可把聲波與光波、電磁振蕩與簡諧振動等進行類比,將已知的知識經(jīng)過經(jīng)驗遷移,運用到未知的知識中,把它們聯(lián)系起來從而發(fā)現(xiàn)新規(guī)律,推出新知識。

德國卡爾斯魯厄物理課程(簡稱KPK)是一套全新的思維結(jié)構(gòu)和教學(xué)方法的物理教材,此課程的特色之一就是采用了大量的類比方法重構(gòu)了學(xué)生來自生活世界的概念。其中的類比方法按認知層次大致可以分為兩類。

一、形式特征的類比

形式特征的類比主要在比較來源和目標兩者的表面特征的相似性,從形式上建立一一對應(yīng)關(guān)系,屬于較低層次的認知。在KPK中把實物型量類比為實物,我們可以像處理實物(比如水、空氣等)一樣來處理這些量。這些實物型量包括質(zhì)量、能量、電荷量、動量、角動量、熵等,它們都可以被想象為一種物質(zhì)或液體。能量可以從一個物體傳遞到另一個物體上,在形式上具有流動性,因此我們就可以把能量看成流體來研究。

1.語言描述方面,我們可以說電荷量從A流到B或者說電荷量離開A到達B。例如,圖1中電動機正在給電容器右邊的極板做功,電場中左邊極板的勢能在增加。如果用實物型特性可以描述此過程為:“能量通過繩子和右邊電容器極板流進電容器的電場?！眻D2中人拉繩子,使小車動量發(fā)生變化。我們可以說:“動量通過繩子流進小車?！毕襁@樣的日常生活中的語言對于沒有學(xué)過物理的學(xué)生來說都是非常熟悉的,也便于理解。

2.概念表述方面,KPK依據(jù)已知概念形成的思維路徑,構(gòu)建了新的概念。例如生活中我們通常將能夠完成液體或氣體從低壓處傳輸?shù)礁邏禾幍墓ぞ呓凶觥氨谩?。在電學(xué)中,電源在能使電量從低電勢流到高電勢,就像水泵一樣使水從低壓處流動高壓處,因此在KPK中電源叫做電泵。類似的,在力學(xué)和熱學(xué)中把這樣的泵叫做動量泵,角動量泵和熱泵。在化學(xué)反應(yīng)中叫做反應(yīng)泵。再比如,表1通過形式上的轉(zhuǎn)換把動量流和水流之間進行類比。

二、結(jié)構(gòu)性特征上的類比

結(jié)構(gòu)性特征的類比是根據(jù)來源于目標所潛存的屬性特征或功能等相似性,進行關(guān)系的對應(yīng),屬于高層次的認知。KPK物理課程是以實物型量為中心概念,用實物型量流來構(gòu)建整個課程?！傲鳌钡乃枷胴灤┲捉滩?。

根據(jù)吉布斯基本方程式:dE=TdS+φdQ+vdp+μdn+…在數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)上的變換得到能量在各分支學(xué)科的傳遞方程:P=TI+φI+vF+μI+…稱之為能流方程。其中TI表示熱能;φI表示電能;vF表示機械功;μI表示化學(xué)能。能量變化的形態(tài)取決于能量變化不為零的那一項,如果TI是唯一不為零的項,那么能量就以熱的形式變化,這樣方程就可以簡化為:P=y?I。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)特征上的相似性,我們不但很容易看出物理學(xué)各分支學(xué)科的類比關(guān)系,而且把化學(xué)、信息學(xué)與近代物理的部分都統(tǒng)一在一個結(jié)構(gòu)之中。任何一個物理過程都是能量流動的過程,而能量的流動總伴隨著一個或一個以上的實物型量的流動。這些物理規(guī)律和結(jié)構(gòu)重復(fù)出現(xiàn)在各個學(xué)科之中學(xué)生只需要學(xué)習(xí)一次,如要掌握可以較大程度地提高學(xué)習(xí)和教學(xué)的效率。

通過這種結(jié)構(gòu)上的類比,便得到了簡單而有效的能量傳遞的圖像,如圖3在KPK中把這種圖叫做能流圖,其中能量收發(fā)器是指在物理過程中可以提供或接收能量的裝置。例如圖4就是發(fā)動機工作的能流圖。任何一個物理過程都可以通過類似的能流圖來表示,從而在學(xué)生的頭腦中把物理過程加以形象化。

類比方法符合人們的認識事物的規(guī)律,不僅可以把新的知識納入到原有的知識中去,把抽象的概念變形象,變難為易,而且可以在學(xué)習(xí)知識的過程中舉一反三、觸類旁通。當(dāng)然這種類比方法不能過度地使用,類比教學(xué)也是有限制的,在這里就不作具體說明。KPK通過大量的類比方法增加了學(xué)科之間的聯(lián)系,進一步完善了物理學(xué)的知識體系,同時學(xué)生的知識遷移能力也得到了增強。這種課程的設(shè)計思想可以對我國的物理教材起到很好的啟示作用,從而推動我國的物理教材的改革。

參考文獻:

[1]蔡鐵權(quán),姜旭英,胡玫.概念轉(zhuǎn)變的科學(xué)教學(xué)[M].北京:教育科學(xué)出版社,2009,(3):282-288.

[2]F.Herrmannand,G.Job著.陳敏華譯.德國卡爾斯魯厄物理課程――中學(xué)物理(1、2、3)[M].上海:上海教育出版社,2007,(9).

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