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第336章 专题一:函数方程思想在物理、化学中的应用(1 / 2)

腊月的寒风呼啸着吹过校园,图书馆的自习室里却暖意融融。凌凡站在白板前,目光扫过今天要探讨的主题——函数方程思想在物理、化学中的应用。

这是他们跨学科知识网络构建计划的第一专题,也是三个月体系复习后的一次重要升级。

今天我们要做一件大胆的事,凌凡的声音里带着兴奋,打破学科壁垒,看看同一个思维工具如何在不同领域大放异彩。

苏雨晴已经准备好了物理和化学的教材,林天摆出了他整理的函数方程典型例题,赵鹏则一脸茫然地嘟囔:函数方程?这不是数学吗?

这正是问题所在。凌凡在白板上写下两个字,我们学了太多孤立的数学函数物理函数化学函数,却忘了它们本质上是同一个思维工具。

专题从最简单的例子开始。凌凡在白板上画出一个直角坐标系:在数学里,函数描述的是两个变量之间的关系。那么,在物理里呢?

苏雨晴立即回答:物理中的运动学公式,就是描述位置、速度、时间之间关系的函数。

她在白板上写下匀加速直线运动的公式:看,这个公式本质上就是一个二次函数。

林天补充:而且这个函数的图像——抛物线,正好描述了匀加速运动的位移-时间关系。

这个简单的对应让赵鹏瞪大了眼睛:等等,所以物理公式其实都是特殊的函数?

可以这么说。凌凡在周围画了几个分支,数学研究一般性的函数关系,物理研究自然界中的具体函数关系。

接下来是化学。凌凡拿出化学反应的速率方程:这个方程描述了反应物浓度和反应速率之间的函数关系。

苏雨晴立刻举一反三:还有平衡常数表达式,它建立了反应物和生成物浓度之间的函数关系。

更精彩的是,林天罕见地露出兴奋的表情,这些函数关系都有图像表示。速率方程对应着某种曲线,平衡常数对应着双曲线...

四个人开始疯狂地在各科教材中寻找函数思想的影子。物理的波动方程、化学的PH计算公式、生物的种群增长模型...原来,函数思想像一条暗线,贯穿了几乎所有理科知识。

我以前觉得各科是分开的,赵鹏喃喃自语,现在才发现它们用的是同一套语言。

专题的深度在下午达到了高潮。凌凡提出了一个挑战性问题:既然函数思想这么通用,我们能不能用它来解决一些跨学科的实际问题?

他设计了一个综合情景:某化工厂要设计一个反应容器,需要同时考虑化学反应速率(化学)、热量传导(物理)、容器强度(数学建模)。

这...这怎么做?赵鹏傻眼了。

分步骤。凌凡在白板上画出分析框架,首先用函数建立化学反应模型,确定最佳反应条件;然后用热传导方程计算散热需求;最后用数学建模优化容器结构。