1、物理的“楞次”攜手化學的“勒夏特列”作者 許美羨摘要：自然界是一個統(tǒng)一、不可分割的整體。人是自然界中的一員，規(guī)律是自然界各事物的體現(xiàn)，所以，由人總結(jié)出來的規(guī)律也應(yīng)該是緊密相連的一體。物理學上的楞次和化學上的勒夏特列，便是其中的一個典例。兩者的類比學習，會讓我們更加熟練地掌握它們各自的內(nèi)涵感和用法，也讓我們感受到各學科之間的學習并不是孤立的，而是具有一種統(tǒng)一的美。關(guān)鍵詞：楞次定律 勒夏特列原理 類比學習 平衡系統(tǒng)自然界中的萬物有一種統(tǒng)一的美，各個學科內(nèi)部之間本來就存在著緊密的聯(lián)系。比如：生物學上說，生態(tài)系統(tǒng)中有“牽一發(fā)而動全身”的特性，但生態(tài)系統(tǒng)卻具有一定的穩(wěn)定性，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性指的是生態(tài)系統(tǒng)

2、所具有的保持或恢復自身結(jié)構(gòu)和功能相對穩(wěn)定的能力；物理學上說，當通過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時，產(chǎn)生的感應(yīng)電流激發(fā)的磁場會阻礙原磁通量的變化；化學上說，對于一個已達到平衡的反應(yīng)，當影響平衡的條件發(fā)生改變的時候，平衡將朝著阻礙這種改變的方向移動。概況起來，上述各學科給予我們的啟示是：盡管學科不同，但是一個平衡系統(tǒng)對外界干擾的反應(yīng)總是會阻礙外界的干擾，當然只是阻礙并不是阻止。這讓我們不禁要想，不同學科之間是否有什么相同的規(guī)律？我們在教學中又該如何來利用這種共同規(guī)律讓學生更快理解領(lǐng)會本學科的知識點？其實，在不同的時空里，俄國的“楞次”和法國的“勒夏特列”就為我們作出了最好的詮釋。這兩個知識點常是考試中

3、的難點，理解了他們之間的共性和聯(lián)系，有要想弄明白它們的聯(lián)系，就不得不先弄清它們各自的內(nèi)涵和用法。楞次定律是俄國物理學家楞次發(fā)現(xiàn)的一條電磁學定律，主要內(nèi)容為：閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使得它所激發(fā)的磁場來阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化【：普通物理學第六版下冊（程守洙、江之永）P395】。楞次定律的實質(zhì)是：產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程必須遵守能量守恒定律，如果感應(yīng)電流的方向違背楞次定律規(guī)定的原則，那么永動機就是可以制成的。這明顯違背了能量守恒定律，顯然是不可能的。所以說，感應(yīng)電流產(chǎn)生的效果總會阻礙產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因。同樣的，勒夏特列原理（又稱平衡移動原理）是法國化學家勒夏特列發(fā)現(xiàn)的用來判斷化學平衡移動方

4、向的原理。勒夏特列指出：在一個已經(jīng)達到平衡的可逆反應(yīng)中，如果改變影響平衡的條件之一（如溫度、壓強，以及參加反應(yīng)的化學物質(zhì)的濃度），平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。【：百度百科/view/208452.htm】從上面可看出，楞次定律和勒夏特列原理實質(zhì)都是平衡系統(tǒng)的特性。在高中正常教學進度中，物理的楞次定律會先教，充分利用學生在對物理的楞次定律理解的基礎(chǔ)上，引導學生進行類比學習，同時應(yīng)用物理的定律，從另一個角度尋找勒夏特列原理教學中的突破點、切入點，多層面的深入分析，更有利于學生的快速理解和掌握。因此，勒夏特列原理教學中我們分以下步驟逐步進行：一、講解原理勒夏特列原理（又稱平衡移動原理）：在

5、一個已經(jīng)達到平衡的可逆反應(yīng)中，如果改變影響平衡的條件之一（如溫度、壓強，以及參加反應(yīng)的化學物質(zhì)的濃度），平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。勒夏特列原理給了我們一種定性來判斷化學平衡移動的方法。我們知道，影響化學平衡的條件主要有溫度、壓強和濃度。當反應(yīng)條件溫度發(fā)生改變的時候，由于任何化學反應(yīng)都存在能量的轉(zhuǎn)化，如果系統(tǒng)溫度降低，則平衡將朝著放熱反應(yīng)的方向移動，如果溫度升高，則平衡朝吸熱反應(yīng)的方向移動。同樣的道理，如果某種反應(yīng)物的濃度發(fā)生改變時，若增加，則平衡正向移動，若減少，則平衡逆向移動；生成物的濃度發(fā)生改變的情況則相反。如果是系統(tǒng)的壓強發(fā)生改變呢？以氮氣和氫氣反應(yīng)生成氨氣為例，由于反應(yīng)物的

6、化學計量數(shù)總和大于生成物的化學計量數(shù)總和，那么當壓強增大時，平衡就要向正反應(yīng)方向移動；壓強減小時，平衡就要逆向移動。特殊的是，如果反應(yīng)物和生成物的化學計量數(shù)總和相等，那么壓強的改變就不會引起平衡的移動。所謂化學平衡，就是在一個可逆反應(yīng)中，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物和生成物各組分的濃度不再發(fā)生變化的時候。簡單地說，一個可逆反應(yīng)達到平衡時，就是宏觀上無法觀察到反應(yīng)在繼續(xù)進行的時候。值得注意的是，這個時候整個體系實際上是處于一種動態(tài)的平衡當中。另外，這種平衡的移動只會削弱就是阻礙影響條件的改變，而不能完全的阻止這種改變。二、跨科關(guān)聯(lián)勒夏特列原理（又稱平衡移動原理）歸納的是化學學科中關(guān)于平衡系統(tǒng)的原理，

7、在物理學科中也有相關(guān)與平衡系統(tǒng)的定律，那就是同學們不久前剛學過的楞次定律。他的主要內(nèi)容為，閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使得它所激發(fā)的磁場來阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。在了解了“楞次定律”和“勒夏特列”原理的基本內(nèi)容和用法之后，我們會不禁發(fā)現(xiàn)兩者之間有著驚人的相似之處。楞次定律中由于磁通量的改變必會有感應(yīng)出來的電流激發(fā)磁場來阻礙這種變化；同樣的，在勒夏特列原理中，由于外界環(huán)境的改變，必會有系統(tǒng)內(nèi)部物質(zhì)濃度的相應(yīng)改變來阻礙這種變化；楞次定律中由感應(yīng)出來的電流產(chǎn)生的磁場使物體受力，這個力必會阻礙原物體的運動：同樣的，在勒夏特列原理中，在平衡時由于外界壓強，溫度等的改變時平衡出現(xiàn)了移動，這個移動

8、必會阻礙原平衡的進行。下面，就舉兩個簡單的例子來揭示兩者的緊密聯(lián)系。三、習題鞏固物理：如圖，在垂直于紙面向里的磁場中，在一U形的光滑導軌上放置一根與其接觸良好的金屬棒，施加恒力F是導體棒向右運動，則以下正確的是：A：回路中有順時針方向的電流；B：回路中有逆時針的電流；C：導體棒一直向右運動；D：導體棒先向右運動后停止。很明顯答案是BC。根據(jù)楞次定律可以知道，由于磁場的作用，產(chǎn)生的感應(yīng)電流必然會阻礙導體棒的向外運動，由左手定則可判斷電流方向為逆時針方向。另一方面由于感應(yīng)電流只會阻礙導體運動而不會阻止其運動，所以導體棒會一直向右運動?；瘜W：在一個密閉的容器中，發(fā)生如下的反應(yīng)：N2+3H22NH3。

9、當體系達到平衡時，向其中充入氮氣，則一下正確的是： A：平衡正向移動； B：平衡逆向移動； C：新的平衡時氮氣濃度比原來的大； D：新的平衡時氮氣濃度比原來的小。答案是AC。根據(jù)勒夏特列原理，反應(yīng)物的濃度發(fā)生增加時，則平衡正向移動，并且這種平衡的移動只會削弱就是阻礙影響條件的改變，而不能完全的阻止這種改變。因此新的平衡時氮氣濃度會比原來的大。四、綜合總結(jié) 通過以上的兩例的對比，我們會發(fā)現(xiàn)，這兩條定律原理遠離似乎在闡述同一個道理，就是一個達到穩(wěn)定狀態(tài)的系統(tǒng)，總是想要維持原來的狀態(tài)，一旦有某種外來的力量想要破壞這種狀態(tài)，系統(tǒng)就會產(chǎn)生一種“反力量”來阻礙這種外來力量。在高中的學習階段中，物理的楞次定

10、律先學于化學的勒夏特列原理，當了解到兩者的密切關(guān)系后，我們就要學會遷移，把物理中的知識應(yīng)用到化學中來，解決平衡移動時的各種問題，做到舉一反三。同時，這樣的方法不僅會使學習事半功倍，而且讓我們更加感到學科間并不是相互獨立的，而是緊密相連、密不可分的一個整體。將這些聯(lián)系起來就會引發(fā)我們對其他很多問題的思考，不止對于化學和物理的問題，也對于其他許多的問題。這在我們的課本中有許多的體現(xiàn)，在政治經(jīng)濟中，當供不應(yīng)求時，社會就會出現(xiàn)物價上漲，人們就會削減需求壓縮開支，商家則增加供給賺取利潤，這種供求狀況就會自動趨向緩解；在歷史上，當政治腐敗，民生凋敝的時候，政府就會采取變革措施，或者朝代就要更替，以緩解這種

11、狀況；在地理上，地質(zhì)運動使得地表趨向崎嶇，相應(yīng)的就有分化，侵蝕，搬運，堆積來使地表趨于平整。楞次定律和勒夏特列原理可能是更深層次的原理在物理學和化學上的運用而得到的。終有一天，在科學上或者哲學上會有更一般化的規(guī)則被總結(jié)出來，這需要我們在平常的學習中不斷地思考。只有如此，才能發(fā)現(xiàn)楞次定律和勒夏特列原理背后更為壯觀的科學之美。通過以上四步驟的類比學習，利用其他學科已完成的相應(yīng)原理或定律，啟發(fā)學生理解本學科的知識點，同時也能加深和鞏固前一學科的相應(yīng)知識。通過各學科相關(guān)知識交叉的引用和相互印證，讓物理的“楞次”攜手化學的“勒夏特列” ，提高學生的學習興趣，讓學生在快樂中學習，以此提高教與學的效率，做到事半功倍。進而使學生由單學科逐漸