探讨化学知识对初中物理电学、力学的作用，本文主要内容关键词为：电学论文,力学论文,物理论文,初中论文,作用论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
近年来，考查学生的学科渗透题型十分普遍，其中又以理化渗透题最常见。下面我们着重探讨化学知识对初中物理电学、力学的作用。
一、用化学知识可以完善对物理现象的解释
例1.如图1所示，烧杯内盛有CuSO[，4]溶液，A、B是两根相同的碳棒，分别用引出导线接在电源两极a、b上，过一会儿取出B棒，看到棒上吸附一层暗红色的物质，由此现象可得出的结论是：
（A）电源处a是正极，b是负极，液内电流A→B。
（B）电源处a是负极，b是正极，液内电流A→B。
（C）电源处a是正极，b是负极，液内电流B→A。
（D）电源处a是负极，b是正极，液内电流B→A。
分析：B棒上暗红色的物质是铜。通电前，CuSO[，4]溶液中的Cu[2+]和SO[2-][，4]在水里自由地移动着；通电后，这些自由移动着的离子，在电压作用下改作定向移动，根据异种电荷相吸的原理，带负电的SO[2-][，4]向与电源正极相连的碳棒移动，而带正电的Cu[2+]向与电源负极相连的碳棒移动；Cu[2+]得到电子被还原成铜，就覆盖在碳棒上、由此可判断，a为电源正极，b为负极。且根据电流方向的规定，液内电流应以Cu[2+]定向移动的方向为正方向，即A→B的方向。
当电流通过CuSO[，4]溶液时，在与电源两极相连的两根碳棒上，分别发生氧化-还原反应。这就是化学中所说的“电解”。题目利用电压、电荷的移动、电流方向规定等概念确定离子的移动方向和液内电流方向，再将电解知识结合其中，很容易明白溶液中的Cu[2+]变为碳棒上的铜单质的道理。
例2.如图2所示，一密闭容器内盛有石灰石和稀盐酸，烧杯旁边放着一小球，问石灰石和稀盐酸反应前后，小球对容器底的压力将会（ ）。
A.变大B.变小
C.不变D.无法判断
分析：小球受力情况如图2，容器底对小球的支持力N=G-F[，气浮]，由于烧杯内的两种物质发生化学反应，有CO[，2]气体生成，ρ[，二氧化碳]＞ρ[，空气]根据阿基米德原理，小球所受气体浮力增大，则它受的支持力N将减小，而小球对容器底的压力与N大小相等，故压力减小。
二、化学因素能够影响物理量的性质
例3.问题：“如图3所示，如何判断此化学电池的正、负极？”
分析：将锌板、铜板浸入稀H[，2]SO[，4]溶液中，接通开关，由于Zn的化学性质比Cu活泼，Zn与稀H[，2]SO[，4]发生化学反应，锌板逐渐溶解，失去电子变为Zn[2+]进入溶液，溶液中的SO[2-][，4]向锌板移动，H[+]向铜板移动，锌板由于聚集负电荷而成为电源负极，铜板由于聚集正电荷而成为电源正极。同时，锌板上失去的自由电子在电压作用下，经外部电路的导线和电路元件到达铜板，铜板上的H[+]得到这些电子后被还原成氢气。因此，可看到铜板上放出气泡。
化学电池组成的条件：一是相连两极元素的活动性不同；二是溶液中有能够自由移动的离子，且在电极上发生化学反应。其中活动性较强的成为电源负极，活动性较弱的为正极，这也符合金属中自由电子定向移动方向与电流方向相反的规律。
例4.如图4，将两块铜板插入不饱和的硫酸铜溶液中，并用导线将灯泡、电源和开关连接成电路，闭合开关后灯泡较亮。为使灯泡变暗，应采取的措施是：
（A）加入一些无水硫酸铜并搅拌。
（B）加入一些蒸馏水搅拌。
（C）加入几滴浓硫酸并搅拌。
（D）将两块铜板靠近一些。
分析：要使灯泡变暗，在电压不变的条件下，要求电流变小，溶液导电能力减弱，也就是溶液中能够自由移动的电荷减少，离子浓度降低。
（A）、（C）两种做法都会使溶液中离子浓度增大，导电性增强，灯泡变亮，显然不符合题意。不饱和CuSO[，4]溶液是导体，（D）做法相当于减小导体长度，导体电阻减小，两端电压不变时，通过电流变大，灯泡变亮。因此应选（B）。
例5.如图5，等臂杠杆两端各挂体积相等、质量相等的空心铜球和铁球，在水平位置平衡，再将铜球、铁球分别同时浸没在盛有CuSO[，4]溶液的杯中，则将发现（球体积变化忽略不计）：
（A）杠杆A端下沉。
（B）杠杆B端下沉。
（C）杠杆仍在水平位置平衡。
（D）杠杆先A端下沉，后B端下沉。
分析：要判断等臂杠杆的转动情况，只需研究杠杆两端受力的大小关系，两球浸没后，A、B两端受力分别等于两球的重力与所受浮力之差。
A端铜球浸没时不与CuSO[，4]溶液反应，重力不变，液体密度无变化，由公式F[，浮]=ρ[，液]gV[，排]浮力不变，故A端受力不变。B端铁球与CuSO[，4]溶液反应，铁球上附着置换出的铜，由于铜的原子量（64）大于铁的原子量（56），铁球重力变大，液体密度减小，浮力变小，故B端受力变大。因此根据杠杆平衡条件，B端下沉。
从以上三例看到，元素活动性的强弱决定了电源两极的性质；溶液导电性能的好坏与离子浓度相关；金属原子量的大小决定物体的重力。由此可见，当电学、力学问题中引入化学知识，这些化学因素对物理量的性质产生重要的影响。
三、化学原理能帮助解决物理量的计算
例6.如图6所示，底面积为0.1m[2]，足够高的盛水圆柱形容器中，漂浮着质量为0.8kg的木块，在木块上固定着一质量为0.2kg的大烧杯。现往烧杯中投入156g的过氧化钠固体（Na[，2]O[，2]），接着向烧杯中缓慢地注入76g的水，静止后，木块仍部分露出水面。问：（1）待充分反应后，木块受到的浮力为多大？（2）充分反应后同未放木块比较，容器中的水面高度，以及水对容器底面的压强分别增加了多少？（木块底面积为0.05m[2]）
分析：（1）列出反应式
2Na[，2]O[，2]+2H[，2]O=4NaOH+O[，2]↑
15636 32
156g过氧化钠的和36g水刚好完全反应，产生32g氧气，现注入的水有76g，故水过量，充分反应后，烧杯中物质的质量
容器底增加的压强△P=ρ水g△h=117.6Pa。
利用化学原理计算物理量的题目，一般难度较大，此类问题通常要利用化学反应方程式计算质量，另外它还涉及溶液计算、压强计算、浮力、平衡条件计算等。深刻理解和熟练运用公式进行计算是解此类题的关键。
通过以上讨论，我们发现物理学的各方面与化学都有千丝万缕的联系。要解决好理化渗透型问题，不仅要注意两门课程的相关知识，还要学会将两科的知识融会贯通，把它们有机地结合在一起。