例谈地理教学中“物理知识”的错用与巧用

陈荣

摘 要：地理学科是一门兼具自然科学性质和社会科学性质的综合性科学。其中自然科学部分蕴含了大量物理知识和物理原理。课堂教学中，“物理知识”存在哪些错用现象？如何科学借助学生已有的物理知识来提高地理课堂效率呢？

关键词：地理教学；物理知识；错用；巧用

《易经》有云：仰以观于天文，俯以察于地理。我们常用“上知天文，下知地理”来形容一个人的知识渊博。正是由于地理学研究众多现象、过程、特征及人类和自然环境的相互关系，造成地理学是一门高度跨学科性的学科。高中地理和物理交叉的地方比较多，我们所熟知的人教版必修一宇宙中的地球章节中涉及不少物理概念（如角速度、线速度、周期、参照物等）和物理规律（如开普勒定律等）。这对高中地理教学提出较高要求，不仅能讲清本学科知识，还能运用其他学科例如物理等来解释地理现象，达到事半功倍的高效课堂教学，培养学生跨学科的地理思维，体现新课程改革思想。本文例谈笔者在地理教学过程中发现的错用、巧用物理知识。

一、地理教学中“物理知识”的错用

（一）教室里的大气压

课堂情境再现：热力环流中同一地点垂直方向气压高低的比较。

【师问】参考图1和图2，判断A、C两点的气压高低关系，并用相关物理知识解释此现象。

【生答】C点较低；因为C点海拔高，空气稀薄，大气密度较小，故气压较低。

【教师小结】很好，请大家仔细观察图2，气压是由于空气柱的重力所致。由于不同高度的大气所承担的空气柱高度不同，导致在垂直方向上随着高度增加气压在下降。A处承受的空气柱高度比C处高，导致A点气压大于C。所以我们一楼教室气压比六楼教室气压高。同学们还有疑问吗？

【某学生举手】那一楼教室里的气压比教室外的气压要小吗？因为楼顶承受了一部分空气的压力。

【教师释惑】我们一起来观察一个物理小实验，你能发现什么。

（1）物理实验：“地面放置一敞口小瓶，瓶内气压与同一水平面气压相同。在瓶口加置一玻璃片，此时瓶内气压与瓶外相比，明显是相同的，但按上述气压柱解释，则解释不了。”

（2）物理原理：大气产生压强的本质原因是布朗运动即大气分子每时每刻都在做无规则的热运动，每个分子对器壁的碰撞给予了器壁一个冲力，大量分子持续不断碰撞就产生了气压。单位时间内单位面积上碰撞的分子数越多，气压就越大，所以大气密度越大、温度越高，大气压强越大。但同时若无重力，大气散逸至宇宙空间，没有大气也就谈不上气压。综上所述，大气压是分子的热运动和重力共同作用的结果。仅提其中某一个原因都是不准确的。

美国著名教育心理学家奥苏泊尔曾表述：“假如让我把全部教育心理学仅仅归纳为一条原理的话，那么我将一言以蔽之：影响学习的唯一最重要的因素就是学生已经知道了什么，要探明这一点，并因此进行教学。”这就要求在新课程标准下，教师备课时预设学生的已知不能仅仅局限于地理学科。例如，大气压强在人教版初中物理九年级十四单元第三课是这样定义的：空气受到重力的作用而且能够流动。此时学习气压与高度的关系仅从重力角度考虑是符合初中学生认知水平的。但进入高中后，学生认识程度加深，知识体系有待进一步持续发展，从重力角度分析气压已不符合学生的持续发展。

（二）马桶里的水旋

课堂情境再现：气旋的形成。

【引入】受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用，近地面大气在水平方向上作逆时针辐合运动，称之为气旋。气旋强烈发展的形式就是台风。同学们，其中地转偏向力对地球上做水平运动的物体影响显著，尤其是大气和流水的运动。

【某学生插话】冲马桶时水就做逆时针旋转。

【师问】你观察过，每次都是这样？

【另一名学生反驳】在家洗碗后排水，我经常观察，有时顺时针转动，有时是逆时针。

【教师小结】地转偏向力又称科里奥利力。指由于地球自转而产生作用于运动物体的力，使物体运动方向相对于地面发生偏转。科里奥利力不仅对风、流水产生影响，任何一个环绕地表的远距离运动都会受到它的影响。对于近距离的运动，科里奥利力影响极小，冲马桶时水的逆时针旋转是由于马桶的设计问题。有的马桶就是特地设计漩涡式冲水。

《普通高中地理课程标准》强调“学对生活有用的地理”这一重要理念。上述课堂教学中，学生提出的“一楼教室内气压与教室外气压的比较”“北半球马桶逆时针旋转”都与学生日常生活息息相关，教师应抓住学生提问的火花，给予学生“准确的”“对生活有用的地理知识”。中国课程改革的发展趋势之一是学科间整合、整体发展，在搞好地理科学知识理解和掌握的同时，应加强对相关联系密切学科如物理、化学和生物等知识的科学理解，避免错用其他学科的知识、原理和规律进行伪论证，形成伪科学。

二、地理教学中“物理知识”的巧用

（一）物理概念的活用

【问题呈现】人教版地理必修1《地球的圈层结构》一节，课程标准要求学生能通过观察纵波和横波在地球内部的传播状况，将地球内部进行划分。笔者发现学生不太理解横波为何不能在液态和气态物质中传播。

【问题突破】结合高中物理选修3-4第十二章第一节《波的形成与传播》一节中关于横、纵波传播特性的差异（图3）及补充文字（材料一），有助于学生理解。

（二）物理方法的运用

课堂情境再现：课堂活动：结合图文资料和关键词，推测张家界河谷的形成。

材料一 位于湖南省境内的张家界，是我国著名的风景旅游区。张家界市境内四季温和，雨量充沛，溪流发育，各条溪流汇入澧水后，从西向东，一直流入洞庭湖。张家界市的河谷多为隘谷、峡谷。河谷底部呈线形，两壁陡峻，滩多水急。当你泛舟或漂流在这段河谷的急流险滩上时，惊涛骇浪会使你感到惊心动魄。

材料二 图3为张家界市山河景观掠影

关键词：地壳 抬升 溪流 向下侵蚀 河流两岸

【学生讨论并回答】略。

【教师小结】内力作用使地壳发生垂直运动，外力作用使河床不断下切。还有什么疑问吗？

【学生发问】为什么地壳抬升就会导致下蚀作用加强？

【教师释惑】河流下蚀主要指河水及其挟带的碎屑物质对河床底部产生破坏，使其加深的过程。图4中G为水的重力，G2为重力沿河床的分力，G1为重力垂直于河床的分力。地壳抬升导致河床坡度加大，则G2增大，河水流速快挟带碎屑物质能力强，下蚀效果明显，如图5所示。还有疑问吗？

【学生发问】当坡度超过40°，为何侵蚀强度又呈现下降趋势？

【教师引导】影响流水对河床侵蚀作用强度的因素还有哪些？

【学生讨论】流量。

【教师引导】坡度的变化会对河流流量产生怎样的影响呢？

【学生讨论汇报】随坡度增大受雨面积减小，河流流量减小，对河床的侵蚀强度减弱。

类似的例子还有在讲地球自转时，学生很难理解教材中的结论：“地球表面除南北两极点外，任何地点的自转角速度都一样，地球自转的线速度，则随纬度的增大而减小。”在教学中从物理角度给学生讲解线速度与角速度的定义，让学生能够快速理解。

地理学科是门基础学科，物理、化学、生物、政治、历史等这些学科与地理学科关系密切。在新课程改革背景下，除了地理学科内知识体系的建立，还应加强学科间知识体系优化，相互配合教学。掌握地理现象和地理规律性知识的同时培养学生从不同学科角度灵活考虑问题的良好品质，培养学生大胆突破常规，敢于创新的思维品质。

编辑 孙玲娟