淺談高中物理常用的地理知識及其應(yīng)用

云南省楚雄彝族自治州元謀縣元謀一中 劉光麗

在高中教學(xué)中，打破各學(xué)科之間的界限，加強(qiáng)學(xué)科之間的聯(lián)系，已是課程設(shè)置理論中的課程觀之一。常常在很多書和網(wǎng)絡(luò)上看到物理知識在地理學(xué)科或者地質(zhì)學(xué)等其他學(xué)科中的應(yīng)用，但有關(guān)于地理知識在高中物理中應(yīng)用的知識卻幾乎搜索不到，所以我在這里大膽地歸納一下高中物理應(yīng)用到的一些地理知識。

中學(xué)的物理教學(xué)與地理教學(xué)是兩門聯(lián)系比較密切的學(xué)科。深刻理解某些地理問題離不開物理知識，反之地理知識又為許多重要的物理定律提供了現(xiàn)實(shí)依據(jù)。例如物理學(xué)的奠基人伽利略對天文學(xué)的研究亦有很大貢獻(xiàn)，與他同時代的丹麥物理學(xué)家開普勒總結(jié)出了著名的行星運(yùn)動三定律，在此行星運(yùn)動三定律基礎(chǔ)上，牛頓又總結(jié)得出萬有引力定律。這些定律相當(dāng)精確地描述了天體的運(yùn)動，大大深化了人類對宇宙的認(rèn)識，并為物理學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。天文、地理知識又為某些物理規(guī)律的獲取提供了大量翔實(shí)、生動的背景材料。

一、地理南北極和地磁南北極

1.地理南北極

地球繞地軸自傳，球體與地軸的交點(diǎn)稱為級。上為地理北極，下為地理南極。

2.地磁南北極

地球?yàn)橐痪薮蟠朋w，其磁場可用磁感線描繪：南半球磁感線斜向上指，并逐步彎曲，在赤道上空水平；北半球斜向下指，并逐步彎曲至地表，到地面時垂直。磁感線在地球內(nèi)部由地理北極指向地理南極，構(gòu)成封閉曲線，這相當(dāng)于在地球內(nèi)部埋設(shè)了一根巨大磁鐵，其磁性南北極與地理南北極相反。所以放在地表的小磁針 N級靜止時指向地理北極。

3、地理與地磁南北極不重合。存在一磁偏角，不同地區(qū)，磁偏角往往不同。

例1：（2017年北京卷.）中國宋代科學(xué)家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角：“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也?！边M(jìn)一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖。結(jié)合上述材料，下列說法不正確的是( )

A.地理南、北極與地磁場的南、北極不重合

B.地球內(nèi)部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近

C.地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行

D.地磁場對射向地球赤道的帶電宇宙射線粒子有力的作用

考點(diǎn)：考查了地磁場

試題分析：根據(jù)題意可得，地理南北極與地磁場存在一個夾角，為磁偏角，故兩者不重合，A正確；地磁南極在地理北極附近，地磁北極在地理南極附近，B正確；由于地磁場磁場方向沿磁感線切線方向，故只有赤道處才與地面平行，C錯誤；在赤道處磁場方向水平，而射線是帶電的粒子，運(yùn)動方向垂直磁場方向，根據(jù)左手定則可得射向赤道的粒子受到的洛倫茲力作用，D正確；

二、地勢與電勢、等高線與等勢面、水流與電場線

1.地勢與電勢

電勢的相對性對學(xué)生的理解是難點(diǎn)，要確定電場中某個點(diǎn)的具體電勢的高低，則就需要選擇參考點(diǎn)。如果在講解這個知識點(diǎn)時用類比法引入地勢和海平面的概念，就能突破這個難點(diǎn)了。

2.等高線地形圖與等勢面

在地圖中常用等高線來表示地勢的高低，與此類似，在電場的圖示中常用等勢面來表示電勢的高低。

在等高線地形圖中緩坡部位：等高線分布稀疏，單位水平距離內(nèi)的高差較??；陡坡部位：等高線分布密集，單位水平距離內(nèi)的高差較大。陡崖部位：若干條等高線重疊在一起。

3.水流方向與電場線

把電場線類比于水流方向，順著水流方向，地勢逐漸降低，則順著電場線方向，電勢逐漸在降低。

三、經(jīng)線和緯線

人們?yōu)榱舜_定地表的地理位置，建立了經(jīng)度圈和緯度圈，構(gòu)成經(jīng)緯網(wǎng)

1.經(jīng)線

沿地理南北方向、過兩級點(diǎn)的圓為經(jīng)線（又稱子午線），所有經(jīng)線為圓形。每一經(jīng)線有相應(yīng)度數(shù)，稱作經(jīng)度。其中定義本初子午線為零度經(jīng)線，以其為參照向東1800范圍內(nèi)為東經(jīng)，符號為E;向西1800范圍為西經(jīng)，符號為W。所有經(jīng)線為半圓，兩條相對經(jīng)線相成的大圓稱之為經(jīng)線圈，所有經(jīng)線圈線長度相同。其中東經(jīng)1800和西經(jīng)1800兩經(jīng)線重合。

2.緯線

沿東西方向、以地軸上某點(diǎn)為圓心而環(huán)繞地球一周的圓稱為緯線。不同緯線其長度不同，其中赤道最長，往兩級則逐漸縮短，在兩級點(diǎn)伸縮為一點(diǎn)。每條緯線也有相應(yīng)度數(shù)，稱為維度。其中定義赤道維度為零度，在南半球的維度稱為南緯，符號為S；在北半球的維度稱為北緯，符號為N。南北兩極分別為900S和900N，南、北23.50處緯線為南北回歸線。

四、自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)

1.自轉(zhuǎn)：地球繞地軸不停地從西向東的轉(zhuǎn)動叫做自轉(zhuǎn)。其特點(diǎn)如下

（1）自轉(zhuǎn)周期為23時56分4秒，通常取24小時。

（2）自轉(zhuǎn)周期約為4分鐘10，地球上各處角度相同（除南北兩級點(diǎn)）。

（3）由公式V=Rω可知，地球上各處繞地軸轉(zhuǎn)動的線速度因維度不同而有大小之分（維度不同，轉(zhuǎn)動半徑R不同）。其中赤道最大，而往兩級推移，線速度逐漸減小，兩級點(diǎn)的線速度為零。

（4）自轉(zhuǎn)導(dǎo)致晝夜更替現(xiàn)象，一晝夜為24小時，等于地球自轉(zhuǎn)的周期。

（5）產(chǎn)生科里奧利力，使地球上物體的水平運(yùn)動發(fā)生偏向（北半球向右偏，南半球向左偏）。

（6）自轉(zhuǎn)形成的慣性離心力使地球由兩級向赤道擠壓，成為偏扁的旋轉(zhuǎn)橢球體。

2.公轉(zhuǎn)：地球繞太陽轉(zhuǎn)動，稱之為公轉(zhuǎn)，方向自西向東，轉(zhuǎn)動周期為365天5時47分46秒（又稱回歸年），通常取作365天。

上述地理知識在高中物理習(xí)題中的出現(xiàn)，能幫學(xué)生意識到：除了學(xué)好相關(guān)的高考科目外，還應(yīng)多涉獵其他學(xué)科知識，知識面既深又寬，各種知識相輔相成，對幫助學(xué)生提高分析問題和解決問題的綜合能力大有好處。