例析高中物理知识与地理知识的相互渗透

彭柱敏

当前科学技术发展的趋势是自然科学的各个分支正加速横向联系，学科之间的相互交错和渗透日渐加深，各学科的成果互为利用范围日益扩大。在物理教学中也常常涉及到其他学科的知识，如数学、化学、生物、地理等学科的知识。以下是在高中物理教学中经常会遇到的物理知识与地理知识相互渗透的问题。

1 力学知识与地理知识的相互渗透

1.1 重力加速度受地理位置的影响。

例1、很久以前，有一位商人向纽约商人购买了6000t小麦，用弹簧托盘秤仔细过秤，把小麦装上货船，船由纽约起航到达厄瓜多尔首都基多，卸货时，商人又用弹簧托盘秤又秤了一遍，惊讶地发现，小麦竞然少了许多。小麦究竟少了多少？

解答：由人教版高中物理教科书必修一第44页图表可知重力加速度值。纽约位于北纬44°40'，重力加速度为9.803 m/s2，基多位于赤道，重力加速度为9.780m/s2，在两地都用弹簧秤称，读出的示数应该是小麦所受到的重力，而非质量。因为m=示重/g，根据质量不随位置的改变而改变，所以示重1/ g1=示重2/g2，可计算出小麦示重少了14t。

在这个例子中，用弹簧托盘秤称小麦少了，是因为在地球上不同的位置g值不同的缘故。地球是一个不规则的球体，赤道半径（6378km）略大于极半径（6357km），而在地球外部，离地心越远，g值越小。所以小麦在纽约和在基多的示重不一样。

1.2 地球自转对物体运动的影响。

例2、由上海飞往洛杉矶的飞机与由洛杉矶返航飞往上海的飞机，若往返飞行速度相同，且飞经太平洋上空时等高匀速飞行，这两种情况下飞行时间相同吗？

解析：上海的地理位置为东经120°，北纬30°，洛杉矶的地理位置为西经120°，北纬30°，由上海到洛杉矶飞机是由西向东飞，由洛杉矶飞往上海是由东向西飞，由于地球自西向东自转，两次飞行时间不同，由上海飞往洛杉矶飞行时间较长。

2 光学知识与地理知识的相互渗透

2.1 利用光在同一媒质中沿直线传播解释日食、月食现象。

例4、解释日食和月食现象？

日食的形成：

当月球运动到太阳和地球之间，且日、地、月三者基本上位于同一条直线时，就会发生日食。此时地球上进入月球A区域的观察者可观察到日全食，进入月球B区域的观察者可观察到日环食，进入C区域的观察者可观察到日偏食。

月食的形成：

当月球进入地球半影，如图中B位置时，整个月球依然可见，并不亏缺，只是亮度比在地球影锥外（如图中A）时有所减弱，但人眼感觉不到这种减弱。因此月球进入地球半影时并不发生月食。（天文学上称为半影月食）。

地球本影长度为1382000km，约为月地平均距离的3.6倍，地球本影的垂直截面直径为9200km左右，这个宽度可以容得下将近3.6个月球。因此，当月球触及地球本影时，宽大的本影不可能仅仅掩蚀月球的中心部分而出现月环食。

当月球从地球本影边缘经过，仅部分进入本影（如图中C），这时地球上的观察者将观察到月偏食。

当月球全部进入地球本影（图中D）时，地球上的观察者将观察到月全食。

2.2 利用光的折射解释海市蜃楼现象。

海市蜃楼是光在密度分布不均的空气中传播时发生的全反射而产生的。夏天，海面上的下层空气温度比上层低，密度比上层大，折射率也比上层大。把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线射向空中时，不断被折射，越来越偏离法线方向，进入热气层的入射角不断增大，当光线的入射角增大到临界角时，在天空的某一气体层面发生了全反射现象。反射后的光線射向下层，经不断折射，由于下层空气折射率大，光线越来越靠近法线方向，进入下一气层的入射角不断减小，光线越来越偏离水平方向，最后斜向下射入人眼里，光线好象是从远处天空斜射下来一样。所以人们看到的蜃景是悬挂在空中的。

3 热学知识与地理知识的相互渗透

自然界中有这样一种现象：不管白天西风多强，一般在傍晚时总会停息，这就是所谓的西风夜息现象。

风是空气水平运动形成的。由于地球是一个球体，地球上不同纬度的地方太阳辐射强度不同，从而在不同纬度带上气温也不同，就是在同一纬度带上，地表的性质也是千差万别的，不同地点的气温也不相同，从而地表的气压值也各不相同，在不同的地方就出现了气压梯度，从而引起空气从高气压的地方流向低气压的地方，这就是风。

根据风的成因，就很容易解释西风夜息的现象。白天时吹强劲的西风说明西面的气压比我们所在地的气压要高，有一定的气压差值，产生了气压梯度。随着夜晚的到来，太阳西移，西面的日照加强，气压变低，相反，我们所在地的日照减弱，气压逐渐变高，这样两地的气压梯度就会减小甚至反转，西风也渐渐减弱乃至停止了。

4 电磁学知识与地理知识的相互渗透

地磁场就象一个巨大的条形磁铁的磁场，磁感线由地理南极指向地理北极（地球外部）。

例5、在我国领空匀速巡航的飞机，机翼保持水平，飞机高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差。设飞行员左方机翼末端的电势差为U1，右方机翼末端的电势差为U2，则：

A、 若飞机从西往东飞，U1比U2高

B、 若飞机从东往西飞，U2比U1高

C、 若飞机从南往北飞，U1比U2高

D、 若飞机从北往南飞，U2比U1高

解析：我国位于北半球，地磁场的竖直分量向下。飞机两翼是金属材料做成的，可视为一垂直飞行方向切割竖直向下的磁感线的导体棒，磁场水平分量对产生电动势无贡献，由右手定则知四指总是指向飞机左翼末端，故总是左边机翼电势高。所以A、C是正确的。

随着各学科知识向纵深方向的发展，学科之间的联系越来越紧密，在物理学中不仅渗透了地理知识，同时还与其他学科也发生着千丝万缕的联系，还有待于更深入的研究。