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浅谈中学地理与物理教学中的知识迁移

时间:2022-03-14 08:30:09 来源:网友投稿

中学的地理教学与物理教学是联系比较紧密的两种学科,深刻理解某些地理问题离不开物理知识,而地理知识又为许多重要的物理定律提供了现实依据。例如物理学的奠基人伽利略对天文学的研究亦有很大贡献,与他同时代的丹麦物理学家开普勒总结出了著名的行星运动三定律,在此行星运动三定律基础上,牛顿又总结得出万有引力定律,这些定律相当精确地描述了天体的运动,大大深化了人类对宇宙的认识,并为物理学的发展奠定了基础。除天文外地球上诸多自然现象、地质的构成等地理问题很大程度上也依赖于物理知识的运用,另一方面,天文、地理知识又为某些物理规律的获取提供了大量翔实、生动的背景材料。因此在中学地理教学中注重与物理知识的渗透起着至关重要的作用。下面举几例题说明二者关系。

一、通过物理学知识解答地理学现象

简单来说为什么纬圈与气候带不完全平行?地磁场是怎样分布的?这些常见的自然现象的解答需要普通物理知识即可。如太阳能量的来源﹑地球椭球体形状的形成﹑地球运动的速度、内力作用的能量来源﹑不同力作用下形成的风等较为复杂地理知识用理论物理学等知识也可作出精确的解释。现举一例题来简要分析通过物理知识解答地理学现象。

例如:问当地球上某处看到日全食时,在同一时刻地球的另一处能否看到日偏食?日环食?当地球上某处看到月全食时,在同一时刻地球的另一处能否看到月偏食?

思路分析:地理课上要回答这一问题好象有点无从下手,然而如果我们从物理角度来分析一下会使问题变得容易理解。日食、月食的发生是光的直线传播的结果,日食是地球进入太阳照射下月球的影子中产生的现象。图左为发生日食的光路图,月球后面的阴影区中(1)区是本影区,即一点太阳光也照不到,(2)区为半影区,只有部分太阳光能照到,(3)区为伪本影区,太阳光一部分(外环部分)能照到。根据光路可逆知:若地球上的人进入(1)区,则太阳光一点也看不到即发生了日全食,进入(2)区的人能看到一部分太阳光即发生了日偏食,进入(3)区的人能看到太阳的外环光即发生了日环食。通过上面分析我们方便可得到:地球上不同地方的人能同时看到日全食和日偏食、日环食和日偏食,而不能同时看到日全食和日环食。而月食是月球进入太阳照射下地球的影子中产生的现象。图右为发生月食的光路图,地球的本影区、半影区、伪本影区与图(一)类似,当月球一部分进入半影区、一部分进入本影区时,则只有一部分太阳光照射到月球上即发生了月偏食,当月球完全进入地球的本影区时才出现月全食,因月球不可能进入地球的伪本影区,(这一点可从太阳、地球、月球之间的距离及它们之间的大小关系上得到证明)所以不可能出现只有外环太阳光照射到月球上的情况。通过上面分析我们不难可得到:地球上不同地方的人不能同时看到月全食和月偏食,(即发生月全食、月偏食时地球上能看到月食的都是月全食或者都是月偏食。)

三、运用地理情景培养物理思维

以地磁场知识为例,地球在本身附近的空间内产生磁场,这个磁场叫做地磁场。地磁场的分布大致就像一个条形磁铁外面的磁场,磁场的北极在地理南极附近,磁场的南极在地理北极附近,但都不重合。因此水平放置的磁针的指向,跟地理子午线并不一致,其间有一夹角,叫做磁偏角,我国宋代科学家沈括是世界上第一个清楚地、准确地论述磁偏角的科学家。

例题:北半球地磁场的竖直分量向下。飞机在我国上空匀速巡航。机翼保持水平,飞行高度不变。由于地磁场的作用,金属机翼上有电势差,设飞行员左方机翼未端处的电势为U1,右方机翼末端处的电势为U2,( )

1.若飞机从西往东飞,U1比U2高

2.若飞机从东往西飞,U2比U1高

3.若飞机从南往北飞,U1比U2高

4.若飞机从北往南飞,U2比U1高

思路分析:地磁场磁感线在北半球的竖直分量向下,巡航飞行的飞机相当于一根导体棒在切割磁感应线,应用右手定则可以逐个判断。正确答案为AC。

三、地理知识与物理知识互相依存

例题:太阳从东边升起,西边落下,是地球上的自然现象,但在某些条件下,在纬度较高地区上空飞行的飞机上,旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象。这些条件是:( )

A、时间必须是在清晨,飞机正在由东向西飞行,飞机的速度必须较大

B、时间必须是在清晨,飞机正在由西向东飞行,飞机的速度必须较大

C、时间必须是在傍晚,飞机正在由东向西飞行,飞机的速度必须较大

D、时间必须是在傍晚,飞机正在由西向东飞行,飞机的速度不能太大

思路分析:此题解析需要根据地理场景,借用物理上的运动学知识求解本题。地球自西向东自转,因此我们看到的自然现象是太阳从东方升起、西边落下。旅客要看到太阳从西边升起的奇妙现象,太阳此时应在西方,才可能从西方升起,所以时间一定在傍晚,在A点向东或向西,均不能看到“太阳从西边升起”的奇妙现象。故排除AB选项。在傍晚时太阳正在向西方落下,要产生太阳升起的感觉,只有自己“落下”的速度大于太阳,才能造成这种效果。也就是自己往西运动的速度要大于太阳向西的速度。所以只有在高纬度往西运动,飞机上的旅客就可以看到太阳从西边升起的奇妙现象,答案为C。

综上所述,大量实例说明物理与地理知识有着千丝万缕的联系,构成互相依存不可分割的完整知识体系。在单科教学中,我们应尤为注意对其他科学的横向有机渗透,这样能才促使学生对本学科的知识、方法产生直观的认识,更能使学生真正意识到什么是“学以致用”,使各科成绩共同提高,这也是素质教育对我们的基本要求。

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