物理學科和地理學科的類比教學

徐烈劍

不僅理科之間有聯系，教學中可以相互借鑒，相互幫助，文理之間也是如此，本文以物理和地理為例，來探討這個問題。

一、勻速圓周運動（物理）和地球的自轉 （地理）

學生在高一下學期學習物理必修2時會遇到勻速圓周運動，而在高一上學期學習地理必修1時早已學過地球的自轉與公轉，如果我們讓學生將已學過的地理知識來理解本節內容他們會輕松許多，而如果地理老師在復習如果能用相應的物理知識去解釋地球的自轉，甚至會讓學生豁然開朗。像“地球自轉時，地球表面各點角速度除兩極點為0外都相同，線速度從赤道向兩極遞減，兩極點為0”。就完全能從物理里的“同體轉動角速度處處相等，線速度和運動半徑成正比即“ ”規律中找到理論依據。這對兩門學科都有益處，而這兩部分內容在各自的學科中都屬于非常重要的知識?？匆坏栏呖碱}：

太陽從東邊升起，西邊落下，是地球上的自然現象，但在某些條件下，在緯度較高地區上空飛行的飛機上，旅客可以看到太陽從西邊升起的奇妙現象，這些條件是

A、時間必須是在清晨，飛機正在由東向西飛行，且速度必須較大

B、時間必須是在清晨，飛機正在由西向東飛行，且的速度必須較大

C、時間必須是在傍晚，飛機正在由西向東飛行，且的速度不能太大

D、時間必須是在傍晚，飛機正在由東向西飛行，且的速度必須較大

這是2002上海市高考物理題的第8題，這道題難倒了許多理科考生，我是2002級畢業生，大學同學都是那年參加高考，曾經和一個上海的同學討論過這道題，他說他做錯了，其實我想如果給文科的地理班考生也許會做的更好。我不知道物理老師碰到這題會怎么和他的學生講，我是這樣講的：

答案在飛機飛行的方向上有2個選擇：向東或向西，地球自西向東轉，飛機如果向東飛行，不管是在什么時候，如果能看到太陽，則太陽一定是從東方升起，不合題意，排除B，C選項，答案在時間上的選擇也只有2個：早晨或傍晚，畫出日照圖：AB為晨線，飛機在這附近時為清晨，CD為昏線，飛機在這附近時為傍晚，飛機如果在AB附近自東向西飛行將進入夜半球而看不到太陽的升起，飛機上的人想看到太陽很明顯必須在CD附近自東向西飛行才行，且速度要大于地球自轉的速度，而高緯地球自轉速度小些，答案為D。

實際上，這道題的確作為地理題更貼切，我在江蘇帶高一地理是就多次講過，而魯教版的許多地理試卷里也經常引用。

二、勻強電場的電場強度（物理）和水平氣壓梯度（地理）

學生在高二下學期是會學習勻強電場的電場強度的大?。簡挝痪嚯x上電勢的降落，方向：垂直于等勢面，由高電勢指向低電勢。而他們在高一上學期早就已經學過水平氣壓梯度大?。簡挝痪嚯x上氣壓的降落，方向：垂直于等壓線，由高壓指向低壓。我想將這2部分的內容聯系起來教學，一定能使學生印象深刻。而就在我為這兩個概念能否對比理解感到擔心時，前幾天突然在物理教師參考書上看到了這段話：（這是物理上到選修3-5講到電磁波，參考書上介紹麥克斯韋的文字，129頁）

1847年，開爾文在《論電力、磁力和伽伐尼力的力學表征》一文中，以不可壓縮流體的流線連續性為基礎，論述了電磁現象與流體力學現象的共性。開爾文的這種類比研究，為麥克斯韋提供了有意的啟示。

在這篇文章中，他發展了開爾文的類比思想，用不可壓縮流體的流線類比法拉第的力線，把電場、磁場與流速場類比，把電場強度、磁場強度比作流速。通過類比，他明確了兩類不同的物理量，E和H相當于流體力學中的力， D和B相當于流體力學中的流量。也許它們原理不同，但正是物理學家們敢于類比對一些科學概念的簡歷起到了至關重要的作用。這一點才是我們教師應該關注的，新課程中三維目標中情感態度價值觀的目標正是如此。

三、開普勒行星運動第二定律（物理）地球的公轉規律（地理）

在物理必修2第六章時一開始學生就要學習開普勒行星運動第二定律：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面積，而在高一上學期學生就已經學了地球的公轉規律：每年1月初，地球位于近日點附近附近，公轉速度較快，7月初位于遠日點附近，公轉速度較慢，在物理教學中，如果能用已經學過的地理知識去驗證，學生想不記牢都不行，都已經形成了證據鏈了。當然，地理老師一樣可以用物理知識去分析，學生一定會佩服你的很，特別是不知道你是個物理老師。

四、衛星的宇宙速度與發射衛星地址的選擇（物理）和地球的自轉（地理）

這里有一道題：在我國的甘肅酒泉和四川有兩個著名的衛星發射基地，它們為我國的航天事業立下了汗馬功勞。如果 清你參與衛星的發射工作，要發射一顆地球的同步通訊衛星，從節能的角度分，應選擇

A 酒泉，向西發射 B 酒泉，向東發射

C 西昌，向西發射 D 西昌，向東發射

大家先看看是地理還是物理題？這其實是2010年第5屆全國高中應用物理競賽的選擇題的第4題，但這道題學生在高一學習地理自轉做過，而且許多地理考試考過相似的題目。

五、標準大氣壓（物理）和世界地形圖（地理）

地理知識和物理知識的相互依存、相互滲透物理，講到大氣壓強隨高度變化而變化，講到為什么當時得的76厘米汞柱稱為一個標準大氣壓？難道在當時不能測得更大數值嗎？地理：托里拆利是意大利人，當時做這實驗實在在意大利的佛羅倫薩，那里的海拔幾乎就是海平面。

六、電磁波（物理）和遙感技術（地理）

七、實驗

找電場中等勢線（物理）和學會應用地形圖與剖面圖的判讀與繪制（地理）

八、熱學中氣體的性質（物理）和全球的氣壓帶和風帶與熱力環流（地理）

九、科里奧利力（物理）和地轉偏向力（地理）

物理和地理（主要是指自然地理）有太多緊密聯系的地方，后面的幾點我就不詳細講了，千萬不要認為這種比較是隨意的，只是為了比較而比較，其實這比較真的是必須的?。?！實踐證明了在地理教學中運用物理知識對于教學有非常大的幫助，但在物理教學中聯系地理似乎學生沒有很驚奇和重視，特別是在我們江西省，也許是江蘇和江西兩省的高考方案很不相同的緣故吧，江蘇的學生哪怕是文科生都會非常重視物理，而有的學生哪怕從一進高中就決定選理科也一樣會很認真的學習地理，因為他們要學業水平測試，那可是真正的小高考，而江西的則完全不同，去年開始的學業水平測試現在看來也僅僅是一種形式，不過我想從長遠來看，江西總有一天會走上那些教育發達省份的道路，那時候地理和物理的結合比較教學也會會收到奇效哦。