关于对初中物理教材中热学部份知识编排的刍议

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  中图分类号:G4 文献标识码:A
  康德认为,知识是一种结构,人的知识是在知性范畴与感性材料结合的基础上构建起来的。我认为,初中物理热学知识部分,分子动理论是一个知性范畴,而质量、密度、物态变化等知识则属于感性材料。所以,从分子动理论角度去理解质量、密度、物态变化等热学知识更符合学生的认知规律。
  分子动理论是物理学中热学部分的精髓和灵魂,它包括三部分内容:1、一切物体都是由分子组成的。2、分子永不停息的做无规则的运动。3、分子之间存在着相互作用力。初中物理教材将其编排在九年级上册课本中。
  窃以为,初中物理教程中,关于质量、密度、物态变化等物理量和物理现象的认知,都应建架在分子动理论的基础之上。而初中物理教材人教版、科教版却都将其编排在八年级上册课本中。
  关于质量,教材给出的定义是“物体所含物质的多少”,也并未通过实验探究总结就得出其为“物体的基本属性”的结论,理由是“它不随物体的位置、形状、状态的变化而变化”。如此切入,学生对其概念感觉比较抽象,对其属性的认知也只停留在表象的层面。但如果学生先学习了分子动理论,知道了一切物体都是由分子组成的,就可以从根本上认识到组成物体的物质的分子的多少决定了该物体质量的大小。而物体的位置、形状、状态发生了变化,其分子的多少并没有改变,所以其质量不会发生改变。在此基础上再通过实验数据佐证,这样就既能具象的理解质量这个定义,又能从理论上認知物体这一基本属性,不只是停留在表象的层面上。
  关于密度,教材给出的定义是“物体的质量与其体积的比叫做组成该物体的物质的密度”。这个定义,教材也是在特定环境(温度、气压一定)实验基础上给出的,环境变化了(温度、气压发生变化)物质的密度就会发生改变,学生不能明其理。但如果从分子动理论的角度去理解,不同物质的分子在组成物体时,因为分子之间的作用力不同,分子排列的疏密程度不同,以致不同的物质密度就会不同。这样,学生的理解就会更加深刻。再加之“分子永不停息的做无规则运动”,其分子运动剧烈程度,运动范围会受温度、压强等因素的影响,也可以让学生对“当温度等条件变化比较大时,物质的密度会发生改变”这一现象有一个理性的认识。
  特别是物态变化及其伴随的“吸热”和“放热”的现象的认知,我认为更离不开分子动理论的支撑。物体为什么会发生物态变化,归根结底是组成物体的分子之间的距离发生了变化。固体分子间的距离变大,便会变成液体或气体,气体分子间的距离变小,便会变成液体或固体,于是便发生了熔化、汽化、升华,或者是液化、凝固、凝华等物态变化。那么分子之间的距离是如何发生变化的呢?分子运动,离不开能量,物体吸收热量分子运动越距离,运动范围变大,分子之间的距离也随之变大;反之,物体放出热量,分子运动变缓慢,分子运动范围变小了,分子间的距离也跟着变小了。所以,物态变化过程中便伴随着出现“吸热”和“放热”这两种现象。同时,学生掌握了这个规律也便于识记——熔化、汽化、升华物态变化过程中,分子之间距离大的,需要能量补充,要吸热;而液化、凝固、凝华物态变化过程中,分子能量减少才会使分子间的距离变小,这类物态变化便会伴有放热现象。
  基于以上几点理解,我认为,现行初中物理教材将“分子运动理论”编排在“质量”“密度”“物态变化”等知识章节之后,增加了学生的理解难度,如果调整其先后顺序,以分子动理论为主线,将其贯穿在“质量”、“密度”、“物态变化”等感性知识中编排更符合学生的认知规律,也能减小教师的教学难度。
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