物理知識在地理教學中的運用
2007-01-01 00:00:00毛愛民
物理教學探討 2007年2期
中學地理學科是一門綜合性很強的學科，它綜合了自然科學和社會科學等多種知識。著名科學家錢學森稱它是一個“開放的復雜巨系統(tǒng)”，多種學科相互聯(lián)系，影響很大。要搞好中學地理課的教學，教師必須博覽群書，廣泛涉獵多學科的知識。中學地理涉及的物理知識是其中之一，而且比較多。在地理課教學中緊扣教學內(nèi)容， 利用學生已有的物理知識來解釋一些地理現(xiàn)象和理解一些自然現(xiàn)象的形成，能培養(yǎng)學生的學習興趣，促進對知識的掌握。下面舉幾個實例說明。
例1 由于海陸比熱容差所導致的海陸熱力性質(zhì)差異，白天大陸地面升溫快于海洋，大陸溫度高于海洋，從而導致了大陸上氣流上升，海洋上氣流下沉，近地面氣流由海洋流向陸地——海風。而夜晚正好相反，由于陸地降溫快于海洋，海洋溫度高于陸地，形成了海洋上氣流上升，而陸地上氣流下沉，近地面盛行由陸地吹向海洋的風——陸風。海風和陸風從而形成了海陸風。
同樣，由于海陸熱力性質(zhì)的差異：海陸增溫和冷卻速度的差異——海洋升降溫的速度和幅度比陸地慢和小——與同緯度大陸相比，冬季海洋是熱源，陸地是冷源；夏季海洋是冷源，陸地是熱源。
例2 中學生學過以下物理知識:熱脹冷縮原理；氣壓隨海拔高度的增加而降低；在近地面，空氣密度越大，氣壓越大.我們可以用以上知識來解釋一些地理現(xiàn)象和地理原理的形成。例如:赤道地區(qū)的近地面，全年氣溫都很高，空氣膨脹上升，于是在近地面形成低氣壓，在其高空卻形成高氣壓;兩極地區(qū)的近地面， 全年氣溫都很低，空氣收縮下沉，于是在近地面形成高氣壓，在其高空形成低氣壓.我們把上面的赤道與兩極地區(qū)擴大到地面的任意兩個地區(qū)，一個地區(qū)(A)氣溫高，一個地區(qū)(B)氣溫低，形成過程用圖可以表示為:
還可以用物理知識來比較1、2、3、4四個地區(qū)的氣壓高低。同在近地面的1地與3地，1地空氣受熱膨脹上升，近地面空氣密度減小，形成的是低壓，3地空氣冷卻收縮下沉，近地面空氣密度增大，形成的是高壓，故3地氣壓高于1地，即P3＞P1。
同在高空的2地與4地，2地形成的是高壓，4地形成的是低壓，（高空氣壓與近地面氣壓相反）故2地氣壓高于4地(P2﹥P4)，
例3 彩虹的形成。白色的太陽光包含有不同顏色的光，粗略地可分為七種顏色，分別是紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫。在正常情況下，我們只會看見太陽光是白色的。
但是在雨后放晴的時候，天空中仍殘留著一些小水珠，白色的陽光被小水珠折射和反射。由于小水珠對不同顏色的光有不同的折射率，它們在水珠中被折射到不同的方向。如果我們在特定仰角的方向去觀察天空，會看見不同的水珠反射或折射出不同顏色的光，形成彩虹。
例4 降水的形成過程。出示一塊海綿和一杯水，請一位同學上臺把水慢慢倒向海綿，看看會發(fā)生什么現(xiàn)象？（當水倒到一定程度時海綿就容納不下了，如果再繼續(xù)倒，水就會從海綿里流出來。）這說明海綿吸水有一定限度，達到一定量時就不能再吸水了，這就叫飽和。這個道理和空氣對水汽容納的道理十分相似。
氣溫越高，飽和空氣能容納水汽量越多。 那么30℃時的飽和空氣溫度降至 20℃時，會出現(xiàn)什么情況？這種情況會導致什么現(xiàn)象發(fā)生？——在空氣中會出現(xiàn)多余水汽；多余水汽吸附在空氣中微小塵埃上，（這微小塵埃就是凝結核）形成微小水滴——云和霧，微小水滴怎樣才能形成降水？—— 微小水滴不斷碰撞，體積和質(zhì)量增大，下降到地面，即水滴的重力大于空氣對水滴的浮力時，形成雨、雪、雹等降水形式。所以 降水形成的條件有：
(1)空氣飽和時，氣溫繼續(xù)降低
(2)有凝結核
(3)水滴增大到能夠下降到地面。
例5 月相的形成。月球這顆距離我們地球最近的天體，給了我們無限的暇思和暢想。我國古代的文人墨客也不惜筆墨，對月抒懷，寫下了許許多多的千古絕唱。既有“月上柳梢頭，人約黃昏后”的婉約，也有“明月出天山，蒼茫云海間”的豪放；有“露從今夜白，月是故鄉(xiāng)明”的感慨，也有“海上生明月，天涯共此時”的相思。讓我們一同感受月亮的魅力吧！ “人有悲歡離合，月有陰晴圓缺”，這里的圓缺就是指“月相變化”：在地球上所看到的月球被日光照亮部分的不同形象。
隨著月亮每天在星空中自西向東移動一大段距離，它的形狀也在不斷地變化著，這就是月亮位相變化，叫做月相。
由于月球本身不發(fā)光，在太陽光照射下，向著太陽的半個球面是亮區(qū)，另半個球面是暗區(qū)。隨著月亮相對于地球和太陽的位置變化，就使它被太陽照亮的一面有時對向地球，有時背向地球；有時對向地球的月亮部分大一些，有時小一些，這樣就出現(xiàn)了不同的月相。
每當月球運行到太陽與地球之間，被太陽照亮的半球背對著地球時，人們在地球上就看不到月球，這一天稱為“新月”，也叫“朔日”，這時是農(nóng)歷初一，徹夜不見月相。
隨后，月球在天空里逐日遠離太陽，月球的西側開始出現(xiàn)亮區(qū)，到了農(nóng)歷初七、八，半個亮區(qū)對著地球，人們可以看到半個月亮（凸面向西），這一月相叫“上弦月”，出現(xiàn)在上半夜西邊天空。
當月球運行到地球的背日方向，即農(nóng)歷十五、十六，月球的亮區(qū)全部對著地球，我們能看到一輪圓月，這一月相稱為“滿月”，也叫“望”，通宵可見。
滿月過后，亮區(qū)西側開始虧缺，到農(nóng)歷二十二、二十三，又能看到半個月亮（凸面向東），這一月相叫做“下弦月”，午夜明月從東方升起。在這一期間月球日漸向太陽靠攏，半夜時分才能從東方升起。當月球再次運行到日地之間，月亮又回到“朔”。
在農(nóng)歷十五、十六，月亮運行到和太陽相對的方向，這時如果地球和月亮的中心大致在同一條直線上，月亮就會進入地球的本影即月球經(jīng)過地球影子，而產(chǎn)生月食，分月全食和月偏食?？梢姡率呈枪獾闹本€傳播規(guī)律的一個自然而然的現(xiàn)象。
月食都發(fā)生在望（滿月），但不是每逢望都有月食，這和每逢朔不都出現(xiàn)日食是同樣的道理。在一般情況下，月亮不是從地球本影的上方通過，就是在下方離去，很少穿過或部分通過地球本影，因此，一般情況下就不會發(fā)生月食。每年月食最多發(fā)生3次，有時一次也不發(fā)生。月食發(fā)生的時候，只要當?shù)氐奶炜涨缋?，處于夜半球的人們都可以看得見。?/p>
月亮圍繞地球自西向東運行，月全食時月亮的東邊緣首先進入地球的影子，所以月亮的東邊緣首先出現(xiàn)缺口。月亮與地球的本影第一次外切時稱為初虧，這標志著月食的開始。初虧之后，月亮漸漸進入地球的影子，“缺口”將逐漸擴大，當月亮第一次與地球的本影發(fā)生內(nèi)切時，叫做食既，這時月亮已經(jīng)全部進入地球的本影，月全食已經(jīng)出現(xiàn)在我們的面前了。之后，月亮在地球的本影里繼續(xù)向東運行，當月亮的中心與地球本影中心最接近的瞬間，叫做食甚。食甚以后，月亮繼續(xù)運行，與地球的本影發(fā)生第二次內(nèi)切，這叫生光。生光以后，月亮就逐漸移出地球的本影區(qū)。當月亮第二次與地球本影外切的時候，月亮完全離開地球的本影區(qū)。這標志著月食的結束，稱為復圓。
