讓地理和物理適當(dāng)串串門

王建梅

地理學(xué)是一門邊緣學(xué)科，它與許多基礎(chǔ)學(xué)科具有交叉性，特別是高中自然地理內(nèi)容與物理知識聯(lián)系緊密。如果我們在地理教學(xué)中，能夠充分利用學(xué)生已有的物理知識來理解和構(gòu)建地理問題，讓地理和物理適當(dāng)串串門，巧妙地運(yùn)用物理中的力學(xué)知識，通俗地解釋地理現(xiàn)象，則能輕松化解地理難點，深刻理解地理原理。

例一：運(yùn)用速度知識理解地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)

在講地球自轉(zhuǎn)時，許多學(xué)生難以理解教材中的結(jié)論：“地球表面除南北兩極點外，任何地點的自轉(zhuǎn)角速度都一樣；地球自轉(zhuǎn)的線速度，則因各緯度的不同而有差異。”我首先讓學(xué)生知道“角速度”和“線速度”的概念。“角速度”即單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度，其大小和半徑的大小無關(guān)，因此，在地球自轉(zhuǎn)時，無論緯度高低，一個恒星日都是360度，即大約15度/小時，極點為零。“線速度”是單位時間內(nèi)通過的弧長，其大小和半徑成正比，半徑從赤道到兩極遞減，所以，線速度從赤道向兩極遞減；在地球表面，線速度隨海拔高度升高而變大。

在講地球公轉(zhuǎn)時，學(xué)生也很難理解課本結(jié)論：近日點角速度和線速度都最大，在遠(yuǎn)日點最小。根據(jù)開普勒第三定律，繞以太陽為焦點的橢圓軌道運(yùn)行的所有行星，其橢圓軌道半長軸的立方與周期的平方之比是一個常量，即單位時間內(nèi)掃過的面積相等。這可證明，地球位于近日點及附近時，公轉(zhuǎn)的角速度和線速度快；位于遠(yuǎn)日點及附近，公轉(zhuǎn)的角速度和線速度慢。地球公轉(zhuǎn)速度變化很小，但地球在近日點附近公轉(zhuǎn)運(yùn)動快，所用時間短；在遠(yuǎn)日點時，公轉(zhuǎn)速度慢，所用時間長，這對地球上冬夏季節(jié)的時間長短都有一定影響。

例二：運(yùn)用大氣壓知識解釋“海拔高，氣壓低”的原因

在學(xué)習(xí)“熱力環(huán)流”時，很多學(xué)生不理解：“為什么在同一地點大氣壓隨著海拔高度的上升而降低？”很多地理資料解釋為“越往上空氣越少（量少）且越來越稀薄（密度小），所以大氣壓越來越小”，其實這種解釋是不全面的，僅僅是其成因的一小部分。這個知識難點用物理知識來解釋就會很清楚。我讓學(xué)生回憶物理“大氣壓”的概念：大氣因受重力而產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫大氣壓。因為重力方向是豎直向下的，海拔越低，大氣的重力越大。我們可以任取一截面，假設(shè)該截面隨著海拔高度上升，不難看出大氣重力對截面的壓力不斷減小，壓強(qiáng)也隨之減小。因此，壓強(qiáng)和海拔高度的關(guān)系與上空大氣是否稀薄沒有關(guān)系，因為即使上面空氣密度不變乃至于變大，越往上大氣壓也會越小。這樣學(xué)生就好理解了。至于另一個新問題“大氣壓是否可以利用液體壓強(qiáng)公式P=ρgh（P表示壓強(qiáng)，ρ表示密度，g是常數(shù)，h表示高度）來計算嗎”也可以用這個理論來輕松解釋：因為大氣的密度是隨海拔高度的上升而減小的，而該公式里的密度應(yīng)該是不變的，因此該公式在大氣壓的計算里是不適用的。

例三：運(yùn)用合力知識辨析摩擦力對風(fēng)向的影響

在學(xué)習(xí)“摩擦力對風(fēng)向的影響”時，學(xué)生對摩擦力“起阻礙作用，可以減小風(fēng)速”沒有爭議，但是對摩擦力是否影響風(fēng)向存在很大爭議。如果引進(jìn)物理知識中學(xué)生已經(jīng)接觸到的合力概念，這個問題就無需爭辯了。解釋如下。

摩擦力是近地面的風(fēng)在形成中所受的一個力。摩擦力作為阻力，主要影響風(fēng)速，但同時也影響風(fēng)向。因為，風(fēng)向是由風(fēng)所受合力的方向決定的，摩擦力也是合力之一。摩擦力與風(fēng)向相反，地轉(zhuǎn)偏向力與風(fēng)向垂直，水平氣壓梯度力與等壓線垂直，摩擦力、地轉(zhuǎn)偏向力的合力與水平氣壓梯度力的方向相反、大小相等時，風(fēng)向基本穩(wěn)定，斜穿等壓線，摩擦力愈大，風(fēng)向與等壓線斜交的角度也愈大。而如果沒有摩擦力，只受水平氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力，最終風(fēng)向?qū)⑵叫杏诘葔壕€。這種風(fēng)向的不同，說明摩擦力對風(fēng)向是有影響的，而且摩擦力越大影響越大。

當(dāng)然，高中自然地理教學(xué)中還有很多難點可以用其他物理知識來科學(xué)地解釋，如太陽能量來源和壽命、有關(guān)洋流中密度的形成、季風(fēng)氣候的成因等等。■

（作者單位：江蘇省如皋市第二中學(xué)）