物理学知识在高中地理教学中的应用

[摘 要]在《宇宙中的地球》这一章节中，大量的物理学知识充斥其中，对于该章的深入教学要借助物理学的相关知识进行解释。通过相关的物理学原理来解释一些地理现象，既拓展了学生的知识面，也有助于学生深度学习相关地理知识。

[关键词]地理教学；物理学；高中

[中图分类号] G633.55 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2018）28-0094-01

人们对于宇宙的探索道路曲折而漫长，对宇宙空间的知识积累和浩瀚的宇宙比起来微不足道。高中地理关于天文学方面的内容比較浅显，很多知识的学习就是靠教师的语言描述，加之高一的学生还没有深入接触高中物理的学习，对于一些公式的理解更是无从下手。

一、物理学知识在天体运动教学中的应用

湘教版地理必修一活动课部分，有一个关于行星的基本数据。关于行星运动的规律，我们可以用物理学方面的知识进行探讨。开普勒定律是德国天文学家开普勒提出的关于行星运动的定律，根据该定律，就可以清晰地看出距离太阳越近，公转周期越短。

根据开普勒定律，所有行星绕太阳一周的恒星时间（Ti ）的平方与它们轨道长半轴（ai）的立方成比例，即T12/T22=a13/a23。

地球上存在生命的金锁链条件是：充足的液态水，恰到好处的大气厚度和大气成分，适宜的太阳光照和温度范围。满足这些条件的前提是要有合适的大气层，而合适的大气层厚度取决于地球的质量和体积。体积和质量决定着万有引力的大小。根据万有引力公式就可以看出质量和体积对引力F的影响，公式为F=G·（Mm/r2）。通过公式学生就很容易理解为什么月球上没有大气层了，因为月球和地球相比，质量和体积较小，引力F小，气体分子很难被月球吸引。

二、物理学知识在地转偏向力教学中的应用

学生关于地转偏向力的学习最早是从《地球的运动》这一章节开始的。北半球水平运动的物体向右偏，南半球水平运动的物体向左偏。这种描述记忆起来很容易，但对地转偏向力偏转的原理学生通常并不了解。

地转偏向力又叫科里奥利力，法国工程师科里奥利在他发表的论文《论物系相对运动的方程组》中描述了该力。科里奥利力的计算公式如下：F = 2mv"×ω。式中F为科里奥利力，m为质点的质量，v"为相对于转动参考系质点的运动速度（矢量），ω为旋转体系的角速度（矢量），“×”表示两个向量的外积符号（ω×v"：大小等于ω，方向满足右手螺旋定则）。这样的物理学描述比枯燥的讲解更直观也更科学。

三、物理学知识在太阳活动教学中的应用

太阳黑子是光球层中高速旋转的气体旋涡，温度比光球层平均温度低，显得暗淡，看起来是黑色的。从物理学的角度进行描述，更能体现太阳黑子的性质。

在高纬地区上空经常出现的美丽极光是高能带电粒子流轰击高层大气，使大气电离产生的发光现象。地球两极磁场相较其他地方大，带电粒子在磁场中运动受到洛伦兹力的作用。在电动力学里，洛伦兹力（Lorentz force）是运动于电磁场的带电粒子所受的力。根据洛伦兹力定律，洛伦兹力可以用方程，称为洛伦兹力方程，表达为F=q（E+v×B）。其中， F是洛伦兹力，q是带电粒子的电荷量，E是电场强度，v是带电粒子的速度，B是磁感应强度。

四、物理学知识在地球能量的来源教学中的应用

太阳能是地球能量的重要来源。太阳发光发热，太阳能量的源头是太阳内部的核聚变——引力约束聚变，地球上的万物靠着太阳源源不断的能量维持自身的发展。在太阳的中心，温度高达1500万摄氏度，气压达到3000多亿个大气压，在这样的高温高压条件下，氢原子核聚变成氦原子核，并放出大量能量。根据爱因斯坦质能方程E=mc2，原子核发生聚变时，有一部分质量转化为能量释放出来。微量的质量可以转化成很大的能量。

地热能是地球能量的另外一种来源，来源于地球内部放射性元素衰变释放的能量。这种能量对于学生来说不容易理解，理解放射性元素的衰变需要物理学知识作为支撑，公式为：[AZ]X→[A-4Z-2 Y+∂（42He）+E]。放射性元素在衰变的过程中会释放巨大的能量，这种能量是岩浆活动的动力。

物理学在高中地理教学中的应用能很好地解释一些地理原理，让学生了解地理现象背后的原理。地理教师应善于以“物理之石”攻“地理之玉”，培养学生的科学精神和综合能力，提高学生的核心素养。

（责任编辑 周侯辰）

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