关键词:质量守恒定律;能量守恒定律;系统
1质量守恒定律与能量守恒定律的基本内容
质量守恒定律作为中学化学的重要教学内容,也是很多学生难以掌握的知识点。同样,能量守恒定律是物理学科中的重要定律,对于整个物理学科的学习都具有重要的影响。在对这两种定律进行对比分析之前,本文首先对这两种定律的基本内容进行阐述。
1.1质量守恒定律
对于质量守恒定律的内容介绍,本文参照人教版中学教材的定义,根据人教版中学化学教材的内容,该教材首先引导学生思考“反应物与生成物之间的质量关系”,然后介绍了两种实验方案:红磷燃烧、铁与硫酸铜反应。通过这两个实验,让学生了解化学反应前后物质质量的关系。最后给出质量守恒的定义:根据大量实验的论证,参加反应前的化学反应的各物质质量之和与反应后生成的各物质质量之和相等。这个定律也就是质量守恒定律。
1.2能量守恒定律
人教版初中物理教材在给出能量守恒定律的定义之前,首先对该定律产生的背景进行了叙述,不同国家与地区的多位科学家以不同的方式提出了能量守恒定律的定义:能量不会凭空产生,也不会凭空消灭,能量只会以一种形式转化为另一种形式,或者从一种物体转移到另一个物体身上。在能量转化与转移的过程中,能量的总量保持不变。
2质量守恒定律与能量守恒定律的相通之处
根据前文对质量守恒定律与能量守恒定律的叙述,可以发现这两种定理虽然存在于不同的学科,但是这两种定律也存在一些相通之处。通过对两种定律共性的分析,有利于在相关内容的学习探索中对两种定律进行系统整合和深入理解。
2.1质量与能量均不会凭空产生于消失
根据质量守恒成立的条件,实验必须存在一个没有与外部发生物质交换的系统内,虽然在试验的过程中,反应前的物质通过实验生成了新的物质。但从化学反应的微观角度来看,化学反应前后,物质的原子种类与数量并未增加或者减少,所以在与外界没有发生物质交换的环境里,化学反应前后各种物质的总质量不会发生改变。与质量守恒定律类似,能量守恒定律要求实验必须存在一个没有与外部发生能量交换的系统内,虽然在实验的过程中,物体的运动状态甚至物质的形态会发生改变,但是实验前后,系统内部的能量不会增加也不会减少。
2.2质量与能量只在实验系统内部转移
在验证质量守恒定律的实验系统中,各个物质发生了化学变化,生成了新的物质。在这个没有与外部进行物质交换的系统里,各种物质的质量都发生了变化。反应前各物质的质量会减少,新生成的化学物质质量会增加。反应前各种物质减少的质量等于新生成物质增加的质量,反应前后物质质量总和不变,质量只是在系统内发生了转移。在能量守恒定律的实验中,没有生成新的物质,反应前后物体具有的能量总和相等,能量只是在系统内部进行了转移,一种物体减少的能量等于另外一种物体或者几种物体增加的能量。
2.3质量与能量保持总量不变
质量守恒定律与能量守恒定律要求实验都是存在一个与外部没有发生交换的环境内。因为这两种定律的核心在于验证实验前后质量和能量的总量是否保持不变。如果在进行了实验的过程中,与外部发生了交换,能量与质量的总量难以测量,实验的结论也难以成立。在封闭的实验系统内,验证质量守恒定律对应的实验中,质量没有创生也没有消灭,更没有与外界发生交换,而是从一种物质转化到另外一或者集中物质上,因此实验前后质量的总量保持不变。同样,在封闭的实验系统内进行的质量守恒定律验证实验,能量没有凭空产生与消失,也没有与外界发生交换,只是从一种物体转移到另外一种物体或者几种物体上,实验前后物体具有的能量总和保持不变。
3质量守恒定律与能量守恒定律的系统整合
鉴于质量守恒定律是化学学科的重要定律,能量守恒定律则是物理学中的基本定律,这两种定律对于中学阶段学好两门学科具有重要的影响。为了帮助大家更好的掌握两门学科的知识,有必要对这两种定律进行系统整合。通过对这两种定律进行知识整合,有利于学习过程中形成更为系统的知识结构。质量与能量作为物质的两大重要属性,是不可分割的。物质有能量必然有质量,物质有质量也会存在能量。在学习过程中,应对两种定律进行对比分析与总结。根据具体的学习进度,如果在物理课上先学习了能量守恒定律,在化学课学习中可以利用所掌握的能量守恒定律知识,深入理解能量守恒定律与质量守恒定律的相通点,以更好的掌握质量守恒定律。同理,化学课堂上先学习了质量守恒定律之后,物理课学习中可以在已经掌握的质量守恒定律基础上,研究两种定律的相同点,以更好的掌握能量守恒定律。两种定律的系统整合还可以在学生学习其他知识时进行,例如化学老师在向学生讲解化学反应的相关知识时,由于化学反应会生成新的物质,而新物质的生成又会产生能量的变化。老师在强调化学反应的本质时,应当让学生掌握化学反应不仅会产生新的物质,而且会发生能量转移,而且质量的转移与能量的转移分别遵循质量守恒定律与能量守恒定律。
参考文献
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