小议地理与物理的联系

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  地理学是研究人类生存和发展的地理环境以及人类和地理环境关系的科学,在高中的分科教学中,地理属于文科科目。但是必须看到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,又往往涉及到物理学、地理、天文多学科知识。一方面,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详实、生动的背景材料。因此打破地理与物理的学科壁垒,加强学科间的联系、渗透 ,是符合学生的认知发展规律和当今社会对人才的需求的。然而,目前高中地理与物理间的知识存在脱节现象,使得某些部分的教学留下知识空隙,这不利于提升學生的综合思维能力。因此在高中地理教学中应加强与相关学科的联系,让学生真正把知识融汇贯通。下面就用一些具体的案例来说明高中地理与物理知识联系的紧密性。
  案例1:将物理知识“比热”概念迁移引入到地理教学中,深入理解季风的成因。
  比热的物理学定义为单位质量的某种物质,温度降低1℃或升高1℃所放出或吸收的热量,是物质的物理属性。这一概念学生在初中时就已学习过,由这一概念可知,比热容大的物质,吸收或放出相同的热量温度升高或降低的幅度都小。因此当教师讲到东亚及南亚季风的成因时,如果能把比热的概念引入,将会极大地降低该知识点的难度,帮助学生快速理解并掌握季风的成因。下面,以东亚季风为例来分析。
  季风中以东亚季风之所最典型,是因为东亚地区背靠世界上最大的大陆——亚欧大陆,面临世界上最大的大洋——太平洋,海陆热力性质差异悬殊导致的。
  具体而言,因为海水的比热要比陆地大,所以夏半年,亚洲大陆温度上升快,形成热低压——印度低压,而北太平洋温度上升慢,形成冷高压——夏威夷高压,在水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用下,形成了从海洋吹向陆地的东南季风。同样的道理,冬半年,亚洲大陆上降温快,形成冷高压——蒙古西伯利亚高压,而北太平洋上降温慢,形成热低压——阿留申低压(,在水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用下,形成了从陆地吹向海洋的西北季风。这就是东亚冬夏季风的成因,具体请参考课上的本图东亚、南亚夏季风形成示意图
  需要指出的是,南亚季风的成因中除了海陆热力性质差异外,还包括气压带与风带的季节性移动,南亚的夏季风主要是由于东南信风向北移动到达北半球向右偏转形成的。
  案例2:将物理中的“左右手定则”加以演变以破解地理难点。
  在学习常见的天气系统时,气旋与反气旋气流的水平流动方向与气流的垂直流动方向的关系特点,学生掌握起来难度较大,可将物理学习方法“左右手定则”迁移至此处,帮助学生破解难点(图1)。
  前提:北半球右手,南半球左手。
  右手判定法则的应用:伸出右手,拇指与其余四指垂直,然后其余四指握向水平气流的运转方向,大拇指的指向即为气流的垂直运动方向。
  左手判定法则的应用跟右手定则相同,只不过要换成左手。
  案例3:风的形成。
  风的形成是高中地理必修一第二章第三节的一个重点内容,更是难点,如果不借助其它学科的支撑辅助进行讲解,将很难达到理想的教学效果。那么如何才能突破这一难点呢?答案就是借助于物理上的力的合成与力的平衡原理。具体可以分三步循序渐进,逐步引导学生理解掌握风向的两种情况。
  第一步:若仅受大气水平气压梯度力的作用,风向如何?
  第二步:受水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用,风向如何?
  第三步:受地面摩擦力、水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用,风向如何?
  根据力的平衡原理,第一步,由于仅受水平气压梯度力的作用,故风将沿着水平气压梯度力的方向加速运动下去,但这种假设是不存在的。第二步,风受到水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用,因为水平气压梯度力的方向是不变的,所以在地转偏向力的作用下,只有当在风向偏转到与水平气压梯度力大小相等方向相反的时候风才能稳定的运行下去。这正是高空风的受力情况,最终风向与等压线平行。第三步,是近地面风的受力情况,因下垫面对风的摩擦阻力比较大,不可忽略,所以风最终的稳定运动是要达到三力平衡的时候,最终风的方向是与等压线斜交。
  另外,需要借助物理知识来突破的地理难点还有很多,例如在讲地球的公转运动速度规律的时候,可以借助于开普勒第二定律;在讲解地球自转的角速度与线速度时,需要提前向学生介绍物理学中角速度与线速度的概念……,总而言之引导学生用物理的基本知识来解决地理问题,对地理教学有着的帮助和意义。
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