摘要 物理和化学同属自然科学，它们研究的内容不同，但基本观点是一致的。我们应在联系的思想指导下进行科学教学，注意两者的统一性。培养学生综合应用物理、化学知识分析解决问题。
关键词 物理 化学 变化 组成 构成 分子 统一性
物理和化学是自然科学最大的两个分支。自然界事物的运动变化，基本分两类：物理变化和化学变化。物理和化学分别研究这两类变化，两者具有统一性，基本观点是一致的。对于所有的自然科学问题，从物理角度或从化学角度认识研究，虽然可以有不同的侧重和一定的区别，但所得的结果应该是一致的。
现在的在使用的浙江省《科学》教材，对某些问题的提法，物理和化学不完全一致。例如，“物体是由大量的分子组成的”，从物理角度看这一提法是正确的。这句话是分子动理论的一个标题（参见高中物理课本选修3-3）。从化学角度看，这句话就不完全正确了。初中《科学》教材是这样讲述的：100多种元素组成了所有的物质。物质由分子、原子或离子构成。原子由带正电荷的原子核和带负电荷的电子构成，原子核由质子和中子构成（参见初中《科学》课本一年级下）。可见构成物质的微粒可以不是分子，可以是原子或离子。
这使师生感到困惑，不知道该怎样理解“物质”这个概念。
这个概念牵涉到对分子概念的理解。《化工辞典》对分子的解释是：物体能独立存在并保持该物质一切化学性质的最小粒子。例如盐酸，它是氯化氢气体溶于水所得的酸溶液，是混和物，内有大量的氯化氢分子HCl，水分子H2O，氢离子H+和氯离子Cl-，它具有酸的化学性质是氢离子H+作用所致。所以说“物质由分子组成”不够确切。从化学角度研究物质结构必须细化至原子和离子。物理学看待物质结构较为笼统，将由原子组成的物质看成是单原子分子，将离子组成的物质中成对或正、负离子电荷数总和为零的最小离子组看成是分子，这不影响对物体的物理变化的研究。所以分子是组成物质的微粒（包括化学中的分子、原子和正、负离子）的统称。由于两门学科对分子含义的理解有所不同，“分子”名词变成一词多义。我们用“饭”字作比喻，饭可以看成是米加水烧熟而成，可说“米饭很香”。也可以看成是我们每天要吃的“三顿饭”，例如请客吃饭。后者的“饭”字不能单纯的理解为米饭，还包括了菜。所以前者是狭义的“饭”，后者是广义的“饭”。同样，分子一词在化学中较偏向于狭义，在物理中偏向于广义。将其作为狭义理解还是广义理解，得看场合，常常要根据上下文的意思来确定，不能断章取义。教师在命题时应回避模棱两可的说法。
另一个值得商榷的是初中《科学》讲物质结构时，用了三个“构成”的动词。为此初中科学教师强调对于物质结构的表述，只能采用“构成”而不能采用“组成”。而高中物理、大学物理对于物质结构却采用“组成”一词。组成和构成是近义词，或许有些区别。机械学中有“构件”这个名称，所谓构件，它是由零件组合而成的刚体。各零件都相对静止。例如自行车轮子由钢圈、钢丝（幅条）、轮胎等等零件组合起来，各零件不能相对运动，称为构件。“构成”一词或跟“构件”有联系。化学对水分子是这样描述的：两个氢原子与一个氧原子组合而成水分子，两个氢原子与氧原子的连线有固定的夹角，水分子象构件那样。用两个氢原子和一个氧原子“构成”水分子突出了水分子的稳定性。但是讲物质由离子构成，水溶液中的离子可以自由运动，用“构成”一词值得推敲。原子由原子核和电子构成，电子绕原子核旋转，用“构成”一词也需可推敲。原子核由质子和电子构成，质子和电子同样在不断地运动，也有这样的问题。
研究物质结构，用物质由微粒“组成”描述较合适。因为“组成”与“构成”本是近义词，“组成”的含义比“构成”广，不论物质中的微粒相对静止还是相对运动，用“组成”这个动词都妥当。用“组成”一词，初中化学对物质结构的描述与高中、大学物理表述一致。《化工辞典》对原子是这样说明的：原子是“组成单质和化合物分子的最小粒子，……原子实际上是由更微小的粒子（电子、中子、质子等）组成的。相同元素的原子组成单质。不同元素的原子则组成化合物。”这里用的动词都是“组成”。
物质的两类运动变化（物理变化和化学变化）常常同时发生，我们应综合应用物理知识和化学知识研究问题。例如将适量无水硫酸铜粉末放入水中，硫酸铜溶解。粉末消失，液体变成蓝色，这主要是物理变化。若让溶液中的水蒸发，最终析出固体，这可以说是一个逆过程，也是物理变化，但其中有化学变化。原先的无水硫酸铜（CuSO4）变成了含5个结晶水的胆矾（CuSO4?5H2O），属化学变化。所以我们应同时从物理、化学两个角度来审视问题。
注重综合应用物理知识和化学知识，有益于提高学生解决问题的综合能力。例如让学生讨论下面的问题：有两支点燃的蜡烛，一长一短。再复盖一个玻璃罩，使点燃的蜡烛与外界隔离，最终蜡烛熄灭，哪一支先熄灭？
蜡烛在空气中燃烧，发生化学反应，化学方程式为
罩中的氧气减少而二氧化碳增多，当二氧化碳包围烛火时，烛火就会熄灭。这是应用化学知识分析问题。产生的二氧化碳在低处还是高处，得考虑物理的密度知识。一般认为二氧化碳的密度大于氧气，二氧化碳聚集在罩内下方，短的蜡烛先熄灭。这样考虑问题还不够全面，因为气体的密度跟温度有密切的关系。蜡烛燃烧产生的二氧化碳温度较高，密度较小，二氧化碳将上升。冷却后密度变大，再下降。如果玻璃罩较小，如图1所示，上升的二氧化碳来不及冷却聚集于罩子的顶部，使长的蜡烛先熄灭。且在燃烧消耗氧气后氧气浓度不足的情况下，可能产生一氧化碳，其化学方程为
一氧化碳密度小于氧气，使长的蜡烛较快隔绝氧气而熄灭。如果玻璃罩较大，如图2所示，燃烧产生的二氧化碳先上升，有足够的时间冷却，二氧化碳下沉至底部，罩内空间较大，氧气相对充足，一般不会产生一氧化碳。故短的蜡烛先熄灭。
综合应用物理、化学知识，应持联系的观点，全面分析各种因素，对具体的问题作具体的分析。并能将物理、化学知识用于实践，例如分析使用煤炉或燃气热水器发生中毒事故原因，提出预防的措施等。
物理、化学、生物等是组成自然科学的分支，它们具有统一性，基本观点一致。我们要在联系的思想指导下进行科学教育，培养学生综合应用知识分析解决问题。
参考文献
[1] 楼世洲，《物理学的思想和方法导论》， 北京：华龄出版社. 2002年8月.
[2] 王箴，《化工辞典》，北京：化学工业出版社，1979.12.
论文作者:徐丰
论文发表刊物:《中国科技教育·理论版》2015年第5期供稿
论文发表时间:2015/7/6
标签：物质论文; 化学论文; 分子论文; 物理论文; 原子论文; 物理变化论文; 蜡烛论文; 《中国科技教育·理论版》2015年第5期供稿论文;