物理学科和地理学科的类比教学[文档资料]

物理学科和地理学科的类比教学 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 不仅理科之间有联系，教学中可以相互借鉴，相互帮助，文理之间也是如此，本文以物理和地理为例，来探讨这个问题。 一、匀速圆周运动（物理）和地球的自转 （地理） 学生在高一下学期学习物理必修 2 时会遇到匀速圆周运动，而在高一上学期学习地理必修 1 时早已学过地球的自转与公转，如果我们让学生将已学过的地理知识来理解本节内容他们会轻松许多，而如果地理老师在复习如果能用相应的物 理知识去解释地球的自转，甚至会让学生豁然开朗。像“ 地球自转时，地球表面各点角速度除两极点为 0 外都相同，线速度从赤道向两极递减，两极点为 0” 。就完全能从物理里的 “ 同体转动角速度处处相等，线速度和运动半径成正比即 “ ” 规律中找到理论依据。这对两门学科都有益处，而这两部分内容在各自的学科中都属于非常重要的知识。看一道高考题： 太阳从东边升起，西边落下，是地球上的自然现象，但在某些条件下，在纬度较高地区上空飞行的飞机上，旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象，这些条件是 A、时间必须是在清晨，飞机 正在由东向西飞行，且速度必须较大 B、时间必须是在清晨，飞机正在由西向东飞行，且的速度必须较大 C、时间必须是在傍晚，飞机正在由西向东飞行，且的速度不能太大 D、时间必须是在傍晚，飞机正在由东向西飞行，且的速度必须较大 这是 2002 上海市高考物理题的第 8 题，这道题难倒了许多理科考生，我是 2002 级毕业生，大学同学都是那年参加高考，曾经和一个上海的同学讨论过这道题，他说他做错了，其实我想如果给文科的地理班考生也许会做的更好。我不知道物理老师碰到这题会怎么和他的学生讲，我 是这样讲的： 答案在飞机飞行的方向上有 2 个选择：向东或向西，地球自西向东转，飞机如果向东飞行，不管是在什么时候，如果能看到太阳，则太阳一定是从东方升起，不合题意，排除 B， C 选项，答案在时间上的选择也只有 2 个：早晨或傍晚，画出日照图： AB 为晨线，飞机在这附近时为清晨， CD 为昏线，飞机在这附近时为傍晚，飞机如果在 AB 附近自东向西飞行将进入夜半球而看不到太阳的升起，飞机上的人想看到太阳很明显必须在 CD 附近自东向西飞行才行，且速度要大于地球自转的速度，而高纬地球自转速度小些，答案为 D。 实际上， 这道题的确作为地理题更贴切，我在江苏带高一地理是就多次讲过，而鲁教版的许多地理试卷里也经常引用。 二、匀强电场的电场强度（物理）和水平气压梯度（地理） 学生在高二下学期是会学习匀强电场的电场强度的大小：单位距离上电势的降落，方向：垂直于等势面，由高电势指向低电势。而他们在高一上学期早就已经学过水平气压梯度大小：单位距离上气压的降落，方向：垂直于等压线，由高压指向低压。我想将这 2 部分的内容联系起来教学，一定能使学生印象深刻。而就在我为这两个概念能否对比理解感到担心时，前几天突然在物理教师参 考书上看到了这段话：（这是物理上到选修 3-5 讲到电磁波，参考书上介绍麦克斯韦的文字， 129 页） 1847 年，开尔文在论电力、磁力和伽伐尼力的力学表征一文中，以不可压缩流体的流线连续性为基础，论述了电磁现象与流体力学现象的共性。开尔文的这种类比研究，为麦克斯韦提供了有意的启示。 在这篇文章中，他发展了开尔文的类比思想，用不可压缩流体的流线类比法拉第的力线，把电场、磁场与流速场类比，把电场强度、磁场强度比作流速。通过类比，他明确了两类不同的物理量， E 和 H 相当于流体力学中的力， D 和 B相当 于流体力学中的流量。也许它们原理不同，但正是物理学家们敢于类比对一些科学概念的简历起到了至关重要的作用。这一点才是我们教师应该关注的，新课程中三维目标中情感态度价值观的目标正是如此。 三、开普勒行星运动第二定律（物理）地球的公转规律（地理） 在物理必修 2 第六章时一开始学生就要学习开普勒行星运动第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积，而在高一上学期学生就已经学了地球的公转规律：每年 1 月初，地球位于近日点附近附近，公转速度较快， 7 月初位于远日点附近，公转速度 较慢，在物理教学中，如果能用已经学过的地理知识去验证，学生想不记牢都不行，都已经形成了证据链了。当然，地理老师一样可以用物理知识去分析，学生一定会佩服你的很，特别是不知道你是个物理老师。 四、卫星的宇宙速度与发射卫星地址的选择（物理）和地球的自转（地理） 这里有一道题：在我国的甘肃酒泉和四川有两个著名的卫星发射基地，它们为我国的航天事业立下了汗马功劳。如果 清你参与卫星的发射工作，要发射一颗地球的同步通讯卫星，从节能的角度分，应选择 A 酒泉，向西发射 B 酒泉，向东发射 C 西昌，向西发射 D 西昌，向东发射 大家先看看是地理还是物理题？这其实是 2010 年第 5届全国高中应用物理竞赛的选择题的第 4 题，但这道题学生在高一学习地理自转做过，而且许多地理考试考过相似的题目。 五、标准大气压（物理）和世界地形图（地理） 地理知识和物理知识的相互依存、相互渗透物理，讲到大气压强随高度变化而变化，讲到为什么当时得的 76 厘米汞柱称为一个标准大气压？难道在当时不能测得更大数值吗？地理：托里拆利是意大利人，当时做这实验实在在意大利的佛罗伦萨，那里的海拔几乎就 是海平面。 六、电磁波（物理）和遥感技术（地理） 七、实验 找电场中等势线（物理）和学会应用地形图与剖面图的判读与绘制（地理） 八、热学中气体的性质（物理）和全球的气压带和风带与热力环流（地理） 九、科里奥利力（物理）和地转偏向力（地理） 物理和地理（主要是指自然地理）有太多紧密联系的地方，后面的几点我就不详细讲了，千万不要认为这种比较是随意的，只是为了比较而比较，其实这比较真的是必须的！实践证明了在地理教学中运用物理知识对于教学有非常大的帮助 ，但在物理教学中联系地理似乎学生没有很惊奇和重视，特别是在我们江西省，也许是江苏和江西两省的高考方案很不相同的缘故吧，江苏的学生哪怕是文科生都会非常重视物理，而有的学生哪怕从一进高中就决定选理科也一样会很认真的学习地理，因为他们要学业水平测试，那可是真正的小高考，而江西的则完全不