浅议物理学科教学中天文、地理的渗透与联系，本文主要内容关键词为：物理学论文,科教论文,天文论文,学中论文,地理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
当前科技突飞猛进，知识经济初见端倪，新学科、新知识不断涌现，学科渗透，学科交叉已成为普遍现象，因此，综合运用多学科知识解决问题的要求显得更加突出.浙江省自2000年起开始进行高考改革试点，“3+综合”的高考考试方案的推出，将有利相邻学科交叉渗透，有利于学生综合能力的提高和素质教育的真正实施.但目前综合谈得最多的是理、化、生的理科综合或政、史、地的文科综合，涉及文理大综合的较少.其实文科科目地理与理科科目物理是两门联系十分密切的学科，天文学本来就是物理学的一门分支，而天体的运行，地球的物质运动与变化，期间又往往涉及到物理学、地理、天文多学科知识.深刻理解某些天文、地理问题很大程度上依赖物理知识的运用；另一方面，天文、地理又为某些物理规律的获得提供大量翔实、生动的背景材料.因此打破学科的界限，加强学科间的联系、渗透，是当今素质教育要求.下面就具体谈谈物理与天文、地理间的联系与渗透，以及在实际中的应用.
一、物理知识建模，解决天文、地理中的一些疑难
例1 （1）当地球上某处观察到日全食时，在同一时刻地球的另一处能否观察到日偏食，日环食？
（2）地球上某处观察到月环食时，同一时刻地球上另一处能否观察到月偏食？
（3）为什么能观察到日环食，不能观察到月环食？
分析：地理课上要回答此类问题似乎无从下手，然而如果我们从物理角度来分析，就可以简化并达到最终解决难题的目的.
日食、月食的发生是光的直线传播的结果，图1为发生日、月食时的光路图，若用实际数据代入，可以计算月球的本影与地球的本影.由于月亮绕地球公转轨道是一个椭圆，发现月球本影长度介于月球分别在近地点和远地点时的月地间距离之间.因此，发生日食有三种情况：
1.当月地间距离小于月球本影长，地球上部分进入月球本影，这时如图2中B情形，观察到日全食.
2.当月地间距离大于月球本影长度时，地球上部分进入为月球伪本影时，如图2中A情形，可观察到日环食.
3.以上两种情况下，地球上部分观察者均有可能进入月球半影，如图2中C情形，则观察到日偏食.
通过以上分析，我们不难得出：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，或只有日偏食，但却不能同时看到日全食和日环食.
当地球运转到太阳和月球之间时，就会发生月食，当月球进入地球半影区时，如图3中B情形，整个月球依然可见，只是亮度有所减弱，未发生月食（天文上称为半影月食）.又因为，地球本影长为月地间距离的3.6倍，且在月球平均距离处，地球本影的垂直截面直径为92000km左右，宽度可容下近3.6个月球，因此，当月球全部进入地球本影区，如图3中C情形，观察到月全食；月球部分进入地球本影区，如图3中D情形，观察到月偏食；所以，地球上不同地方的人不能同时看到月全食和月偏食.又由于实际情况月球无法进入伪本影区，故观察不到月环食.
二、天文、地理知识创设丰富、生动的物理情境，促进物理问题的顺利解决
例2 目前的航天飞机飞行轨道都是近地轨道，一般在地球上空300～700km飞行，绕地球飞行一周的时间为90min，这样，航天飞机里的宇航员在24h内可以见到的日出日落的次数应为：
A.0.38 B.1 C.2.7 D.16
解析：本题是物理知识、航天知识和地理知识的综合问题，将地球因自转产生昼夜的原因应用于航天飞机绕地球公转的情况.航天飞机绕行到向阳地区域，阳光能够照射到它时为白昼，当飞到地球背阳的区域，阳光被地球挡住时为黑夜，航天飞机昼夜长短与其轨道到地心的距离有关，在航天飞机离地球较远时速率变慢，昼夜周期长，而离地球较近时速率变快，昼夜周期短.
因为航天飞机绕地球一周所需时间为90min，地球昼夜周期为24×60min，所以飞机里的宇航员绕行一周，看到日出、日落次数
正确选项为D.
例3 （1998年保送生综合能力测试第五大题）若近似认为月球绕地球公转与地球绕日公转的轨道在同一平面内，且均为正圆，又知这两种转动同向，如图4所示，月相变化周期为29.5天（图4是相继两次满月时，月、地、日相对位置的示意图），求：月球绕地球转一周所用的时间T（因月球总是一面朝向地球，故T恰是月球自转周期）.（提示：可借鉴恒星日、太阳日的解释方法）
解析：本题创设了新颖的解题情境，借鉴恒星日、太阳日解释方法为解题指出了思维线索，从地球自转周期测定方法入手，再推理出月相变化周期是日、月、地三者位置变化而确定，最后依据前述定性分析的结论，运用数理知识作定量计算.
三、物理知识和天文、地理知识相互依存，相互渗透
例4 （2002年高考沪卷选择第8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，飞行的速度必须较大
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
解析：此题逆常规取材，立意新奇，学生解答兴趣浓厚，但难度颇大；它取自现实场景，需要考生凭借地理知识描绘、简化物理场景，建立物理模型，再配以物理上“相对运动”和“惯性”概念来作答.
生活中，太阳东升西落，我们可以认为太阳不动，观察者随同地球自西向东自转，产生与太阳相对运动的结果.“旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象”实质是旅客相对太阳在由东向西运动，且太阳光与旅客的仰角正在由0°增大，现实环境简化示意图如图6所示.
旅客所乘飞机的位置处在“晨昏线”上（昼弧和夜弧的分界线）上，如图7所示的a处，与太阳的仰角正由0°变大，进入“白昼区”，由于飞机与附近地面相对太阳的运动方向相反，所以附近地面的位置也处在“晨昏线”上，且与太阳的仰角为0°，如图7中的b处，但它却是在进入“黑夜区”，所以时间必须是在傍晚（傍晚是对飞机所在上空附近地面的观察者而言）.综上所述，正确选项为C.
大量实例说明，物理和地理这两门学科间存在着千丝万缕的关系，它们相互依存，相互渗透，相互联系.如地理上讲的傅科摆蕴含着物理的原理，物理中的大气压测量离不开实地的地理条件.还有大自然中许多奇妙现象的解释都离不开物理学和天文、地理学的知识，这方面例子实在太多了，举不胜举.作为新时期的物理教师，不仅需要拥有过硬的物理专业知识和技能，还要注意开拓视野、博览群书，多学习、多吸收其他学科的知识，联系生产、生活实际，以期能更好地培养学生多种学科的“综合能力”，满足素质教育、创新教育的要求.