完成量的積累 實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍

莊運(yùn)武

[摘 要]

初中物理的很多內(nèi)容體現(xiàn)量變與質(zhì)變的思想，從空間排列次序上的變化、空間位置的變化、程度的增強(qiáng)或減弱、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜或簡單、個別屬性的變化等等揭示質(zhì)變與量變的辯證關(guān)系。鼓勵學(xué)生堅(jiān)持不懈地去努力積累，去完成質(zhì)變的飛躍。

[關(guān)鍵詞]

量變；質(zhì)變；積累

量變就是事物量的規(guī)定性的變化。量變不僅指事物在數(shù)量上的增減變化，還包含各個組成成分在空間排列次序上的變化、空間位置的變化、程度的增強(qiáng)或減弱、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜或簡單、個別屬性的變化等等。這些變化中要沒有引起事物根本性質(zhì)改變的都叫做量變。質(zhì)變是指事物根本性質(zhì)的變化，能產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，由一種質(zhì)態(tài)轉(zhuǎn)變成另一種質(zhì)態(tài)。

量變是質(zhì)變的前提和必要準(zhǔn)備，質(zhì)變是量變的必然結(jié)果。一切事物的運(yùn)動發(fā)展，都從量變開始，量變積累到一定程度，才能突破度的界限，引起事物的質(zhì)變。沒有一定量變的積累，就沒法實(shí)現(xiàn)質(zhì)變。任何事物的量變是不可能永久持續(xù)變化的，當(dāng)量變積累到一定的程度，必然會突破事物的限度或界限，產(chǎn)生事物的質(zhì)變。

量變和質(zhì)變是相互轉(zhuǎn)化的。事物的發(fā)展總是先從量變開始，量變積累到一定限度，量變引起質(zhì)變，然后在新質(zhì)變的基礎(chǔ)上又開始新的量變。質(zhì)變和量變交互循環(huán)往復(fù)、互相交替、互相滲透，由此推動著事物不斷發(fā)展。

初中物理體現(xiàn)量變與質(zhì)變思想的內(nèi)容不少。如通過體會物體溫度的量變會引起物態(tài)的質(zhì)變，而物態(tài)的質(zhì)變又會導(dǎo)致體積、密度、比熱等量的變化。體會透鏡成像時，物距的量變會引起像的質(zhì)變等，可揭示質(zhì)變與量變的辯證關(guān)系。讓學(xué)生認(rèn)識到事物的量變和質(zhì)變是事物發(fā)展的常態(tài)，量變只要達(dá)到一定程度必然引起質(zhì)變。領(lǐng)悟到學(xué)習(xí)和工作要有鍥而不舍、水滴石穿、繩鋸木斷的精神，腳踏實(shí)地堅(jiān)忍不拔地做好一件事，才能水到渠成取得成功。對于不好的行為習(xí)慣也要防微杜漸，時刻謹(jǐn)記“勿以善小而不為，勿以惡小而為之”來規(guī)范自身的行為。教師對于學(xué)生的教育也需等待，孩子的量變達(dá)到一定程度時才會出現(xiàn)“開花、結(jié)果”的質(zhì)變。需靜等花開，而不是拔苗助長。教師要不時地鼓勵學(xué)生堅(jiān)持不懈地去努力積累，去完成質(zhì)變的飛躍。[1]

一、量變是質(zhì)變的前提，質(zhì)變是量變的結(jié)果

《老子》說：“九層之臺，起于壘土；千里之行，始于足下。”《荀子》說：“不積跬步，無以至千里；不積小流，無以成江海。”都是說明量變是質(zhì)變的必要準(zhǔn)備，量變的積累是質(zhì)變的前提，質(zhì)變是量變的結(jié)果。許多物理現(xiàn)象和物理規(guī)律都揭示事物在一定數(shù)量、空間位置、程度的增強(qiáng)或減弱等的不斷變化，累積到一定限度，就引起質(zhì)的突變，產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。物理教學(xué)涉及很多量變與質(zhì)變的例子，可以通過速度的量變引起質(zhì)變、溫度的量變引起質(zhì)變、空間位置的量變引起質(zhì)變、程度的量變引起質(zhì)變等等，讓學(xué)生知道漸進(jìn)的不顯著的量變積累到一定程度就會發(fā)生根本性的、顯著的質(zhì)變。[2]

事物在數(shù)量的累積引起質(zhì)變。如物理現(xiàn)象中速度、溫度、時間等等物理量在數(shù)量上的積累變化，引起質(zhì)的變化。如案例1是速度的量變引起質(zhì)變；案例2是溫度的量變引起質(zhì)變。

【案例1】速度的量變引起質(zhì)變——牛頓的人造衛(wèi)星原理

如圖1，地球?qū)χ車奈矬w有引力的作用，因而拋出的物體要落回地面。但是拋出的初速度越大，物體就會飛得越遠(yuǎn)。牛頓在思考萬有引力定律時就曾設(shè)想過，從高山上用不同的水平速度拋出物體，速度一次比一次大，落地點(diǎn)也就一次比一次離山腳遠(yuǎn)。如果沒有空氣阻力，當(dāng)速度足夠大時，物體就永遠(yuǎn)不會落到地面上來，它將圍繞地球旋轉(zhuǎn)，成為一顆繞地球運(yùn)動的人造地球衛(wèi)星，簡稱人造衛(wèi)星。

【案例1分析】

從高山上用不同的水平速度拋出物體，速度一次比一次大，落地點(diǎn)也就一次比一次離山腳遠(yuǎn)。當(dāng)速度足夠大時，就發(fā)生了“質(zhì)”變，物體就不會落回地面了，成為了一顆人造衛(wèi)星。如果速度沒有足夠大，物體就會落回地面。牛頓的人造衛(wèi)星原理充分說明了量變引起質(zhì)變是需要量變積累到一定程度，量變是質(zhì)變的前提。因此我們學(xué)習(xí)過程中應(yīng)注重積累，要腳踏實(shí)地付出汗水，特別是對目前的學(xué)習(xí)成績還不理想的學(xué)生要鼓勵他們繼續(xù)堅(jiān)持，等待質(zhì)變發(fā)生的那一天。

【案例2】溫度的量變引起質(zhì)變——熔化和凝固的物態(tài)變化規(guī)律

師：我為同學(xué)們準(zhǔn)備了海波，讓我們用實(shí)驗(yàn)探究這種固體的熔化特點(diǎn)（如圖2-1，2-2）。

師：請同學(xué)們每隔半分鐘記錄一次固體的溫度，并觀察固體的狀態(tài)。直到固體全部熔化完后5min為止。最后根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)請?jiān)谧鴺?biāo)紙上畫出固體的溫度隨時間變化的圖線。

師：請同學(xué)們將記錄下的數(shù)據(jù)繪制成圖像。并分析收集的數(shù)據(jù)有什么規(guī)律？

師：我們選一組同學(xué)將他們得出的實(shí)驗(yàn)表格和圖像繪制在黑板上。

師：請同學(xué)們觀察海波熔化的實(shí)驗(yàn)記錄，大家可以發(fā)現(xiàn)哪些特點(diǎn)？

生：海波在熔化過程中溫度不變。

生：當(dāng)海波全部由固體完全熔化成液體后，溫度才升高。

生：海波在熔化過程中，我們要不斷對它加熱。

生：海波在48℃前是固態(tài)，溫度達(dá)48℃開始熔化，此時是固液共存的狀態(tài)。熔化完成后溫度才升高。

【案例2分析】

通過實(shí)驗(yàn)探究海波的熔化過程，觀察和記錄海波在加熱過程溫度的變化、狀態(tài)的變化。感受到海波吸收了熱量溫度升高，當(dāng)溫度達(dá)到海波的熔點(diǎn)時會引起狀態(tài)“質(zhì)”的變化。溫度沒到達(dá)海波的熔點(diǎn)之前海波還是固態(tài)，只有達(dá)到熔點(diǎn)時才開始熔化變成液態(tài)。晶體在吸收熱量溫度升高到熔點(diǎn)時才會熔化。晶體在放出熱量溫度降低到凝固點(diǎn)時才開始凝固。體會量變是質(zhì)變的前提和必要準(zhǔn)備，質(zhì)變是量變的必然結(jié)果。一切事物的發(fā)展，總是先從微小的不顯著的量變開始，量變積累到一定程度，才能突破度的界限，突破關(guān)節(jié)點(diǎn)就產(chǎn)生了根本性的顯著的質(zhì)變。我們在教育教學(xué)中也應(yīng)抓住能引起質(zhì)變的關(guān)節(jié)點(diǎn)，促成學(xué)生完成質(zhì)變的華麗轉(zhuǎn)變。

事物在空間位置的量變、排列順序的量變、結(jié)構(gòu)變化的量變累積到一定程度也會發(fā)生質(zhì)的變化，如案例3是空間位置的量變引起質(zhì)變。

【案例3】空間位置的量變引起質(zhì)變——凸透鏡成像規(guī)律

如圖3，學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)實(shí)物投影開始討論，分析歸納出凸透鏡成像的規(guī)律。

當(dāng)u>2f時，倒立縮小實(shí)像；當(dāng)f

【案例3分析】

實(shí)驗(yàn)探究過程中體會透鏡成像時，蠟燭的空間位置發(fā)生變化時，是物距的量變會引起像的大小、正倒、虛實(shí)等質(zhì)的變化，找出u=f是成實(shí)像和虛像的分界點(diǎn)，u=2f是成放大實(shí)像和縮小實(shí)像的分界點(diǎn)。跨過分界點(diǎn)就會引起質(zhì)的變化，進(jìn)一步揭示質(zhì)變與量變的辯證關(guān)系。從物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小等規(guī)律中又可認(rèn)識到物距的量變是像質(zhì)變的前提，像的質(zhì)變是物距的量變的必然結(jié)果。深化對凸透鏡成像規(guī)律的認(rèn)識。當(dāng)u>2f時，成倒立縮小實(shí)像；當(dāng)f

事物的程度變化包含程度的增強(qiáng)和減弱兩方面的量變，當(dāng)程度增強(qiáng)到一定量或減弱到一定量時都會發(fā)生質(zhì)的變化。如案例4是程度的量變引起質(zhì)變。

【案例4】程度的量變引起質(zhì)變——真空不能傳播聲音的實(shí)驗(yàn)

如圖4，手機(jī)放在廣口瓶里，蓋好橡膠塞子，不斷往外抽氣。撥打手機(jī)，手機(jī)鈴聲響起。隨著空氣不斷抽出，瓶內(nèi)的空氣變得越來越稀薄，鈴聲就越來越弱小。如果空氣完全被抽出，也就是在真空環(huán)境里，聲音就引起“質(zhì)”變，聲音就聽不到了。如果反過來往瓶里打氣，讓瓶里的空氣不斷增多，就會從聽不到聲音發(fā)生質(zhì)變到能聽見聲音。

【案例4分析】

瓶內(nèi)的空氣被不斷抽出，空氣變得越來越稀薄，鈴聲就越來越弱小。空氣完全被抽出，引起質(zhì)變就是聽不到聲音了。瓶內(nèi)的鈴聲仍然在響，但我們在瓶外就聽不到。它是在空氣被減弱到?jīng)]有時才發(fā)生的。這說明事物的質(zhì)變不是偶然的，更不是憑空產(chǎn)生的，而是以量變?yōu)榛A(chǔ)，是由逐漸的、不明顯的量變所準(zhǔn)備好的。高樓如果不是從底層一層一層地蓋起來，那就只能是“空中樓閣”，還有許多至理名言如“冰凍三尺，非一日之寒”，“善不積不足以成名，惡不積不足以滅身”，“千里之堤，潰于蟻穴”，“操千曲而后曉聲，觀千劍而后識器”等等，這些名言警句都在一定意義上反映了量變必然引起質(zhì)變的道理。

二、量變與質(zhì)變互變促進(jìn)事物的發(fā)展

量變中包含著、滲透著部分質(zhì)變，即總的量變過程中包含著部分質(zhì)變。質(zhì)變中包含著、滲透著量變，體現(xiàn)為質(zhì)變過程中量的擴(kuò)張。量變引起質(zhì)變，質(zhì)變進(jìn)入一個新階段，并在新的質(zhì)的基礎(chǔ)上不斷量變，不斷相互轉(zhuǎn)變，螺旋式前進(jìn)，推動事物不斷運(yùn)動變化，不斷發(fā)展前進(jìn)。

【案例5】量變與質(zhì)變互變——冰的熔化和水的汽化

如圖5-1，5-2，把冰裝在大燒杯里用酒精燈加熱，用溫度計(jì)記錄它的溫度變化，并觀察現(xiàn)象。對冰加熱時，冰吸收熱量溫度升高，達(dá)0℃時開始熔化，熔化過程溫度保持不變，固態(tài)和液態(tài)共存。當(dāng)完全熔化后溫度繼續(xù)升高，達(dá)到100℃時，水開始沸騰，水發(fā)生劇烈的汽化，但溫度保持不變。

【案例5分析】

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中觀察到：冰在加熱過程中不斷吸收熱量，溫度不斷升高，沒有達(dá)到0℃時還是固態(tài)，只有加熱到0℃時才開始熔化。體會到晶體當(dāng)吸熱和達(dá)到熔點(diǎn)兩個條件同時滿足時，物態(tài)才會發(fā)生質(zhì)的變化，才能熔化成液態(tài)。整個熔化過程處于固態(tài)和液態(tài)共存的狀態(tài)。繼續(xù)加熱溫度不變，部分的質(zhì)變還在不斷地量變，當(dāng)量變到冰塊完全熔化成水時，水溫度又開始升高，內(nèi)能增加，但水并沒有明顯的性質(zhì)的變化，水面也比較平靜，當(dāng)水的溫度升高到100℃時，平靜被打破了，水沸騰了，產(chǎn)生劇烈的汽化現(xiàn)象，有顯著的質(zhì)的變化，但此時水的溫度并沒有上升，物態(tài)則由液態(tài)逐漸轉(zhuǎn)化為汽態(tài)，再次量變引起了質(zhì)變。

學(xué)生在探究中親身體驗(yàn)冰剛開始質(zhì)變?nèi)刍伤畷r，發(fā)生了質(zhì)變，熔化過程中是部分質(zhì)變的不斷量變，當(dāng)量變積累到完全熔化成水時再次發(fā)生質(zhì)變，原來保持不變的水溫再次開始升高。進(jìn)入最后的質(zhì)變以前也存在著許多的質(zhì)變，即水沸騰前，在任何溫度下都在發(fā)生蒸發(fā)現(xiàn)象，同時在質(zhì)變中伴隨著量變，如水在沸騰時溫度雖然不變，但外界需要繼續(xù)提供熱量，這些熱量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而促使物質(zhì)的聚集狀態(tài)發(fā)生質(zhì)的飛躍。冰的熔化到水的沸騰的過程其實(shí)是從量變——質(zhì)變——新的量變——新的質(zhì)變的過程，量變和質(zhì)變相互轉(zhuǎn)化，互相滲透。讓冰熔化成水、水又汽化成水蒸汽，冰從固態(tài)質(zhì)變成液態(tài)水、液態(tài)水又質(zhì)變成氣態(tài)的水蒸汽。它在一次次的量變和質(zhì)變中不斷變化，實(shí)現(xiàn)了固、液、氣三種狀態(tài)的改變。往往事物的發(fā)展也是這樣，在經(jīng)歷了量變到質(zhì)變，又從質(zhì)變到量變，在量變和質(zhì)變的交織中不斷變化著、運(yùn)動著，最終促進(jìn)了事物由簡單到復(fù)雜、由低級到高級的漸進(jìn)發(fā)展。我們要讓學(xué)生明白在學(xué)習(xí)和實(shí)踐中由量變發(fā)生質(zhì)變時并不是結(jié)束，只是又一個新的開始。在量變達(dá)到能夠引起質(zhì)變時要有敢于突破極限的勇氣和敢于推陳出新的精神，把工作和事業(yè)推向一個又一個新的階段。不要只做獲得微小進(jìn)步就止步不前的庸人。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]徐雪榮.淺議感悟從量變到質(zhì)變物理思想的重要性[J].中學(xué)物理，2014（10）.

[2]尤愛惠，陳顯盈.量變到質(zhì)變規(guī)律在物理教學(xué)中的體現(xiàn)[J].中學(xué)物理，2012（06）.

（責(zé)任編輯：張華偉）