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1、例谈有关以地球为背景的物理问题的解法 摘要：在高中物理中，以地球为背景的问题比较复杂，对学生来讲是一大难点。本文对如何帮助学生克服这个难点提出几点建议。关键词：地理知识 空间图景 平面图景 隐含条件 地理环境在高中物理研究中，我们经常会碰到一些以地球为背景设置的问题。分析这类问题时，同学们往往会对以地球为背景而出现的复杂物理情境产生迷惑，甚至对题意无法理解，这是由于同学们在某些知识和能力上存在欠缺，下面结合实例来谈一谈。一、熟悉地理方面的知识，具有对该地理知识的迁移运用的能力例1、古希腊某地理学家通过长期观测，发现6月21日正午时刻，在北半球A城，阳光与铅直方向成7.5角下射，而在A城正南方，
2、与A城地面距离为L的B城，阳关恰好沿铅直方向下射。射到地球的太阳光可视为平行光。据此他估算出了地球的半径。试写出估算地球半径的表达式R 。解析：由于太阳离地球很远，我们认为太阳射到地球表面为平行光。太阳的直射点在北纬2326（北回归线）和南纬2326之间作周期性的往返运动。6月21日前后太阳直射点在北回归线，12月22日前后太阳直射点在南回归线。因B在A的正南方，故A、B在同一经线上。由题意画出平面图，由几何知识知：二、加工原有提干信息，通过想象把空间图景转化为平间图景，在转化过程中，有 如下几种等效的处理方法。1 如题目中研究所涉及的对象处在同一纬度上，就把空间图景转化到这一纬度的水平面上。
3、例2、有一在地球赤道上方运行的人造同步卫星，在日落后4h内，位于赤道上某些地方的人仍能看到它。该人造卫星到地球表面的距离为 。（已知地球赤道的半径为R=6.38m）解析：由于涉及到的问题都是在赤道上发生的，所以画出赤道平面。当地球赤道上的A点在位置时，太阳恰好落山。在A从位置到位置过程中，同步卫星仍能被太阳光照到，所以仍能被人看到。设在此过程地球自转过角，则设同步卫星离地表高度h，则，解得h=2、如题目研究所涉及的对象处在同一经线上，则把空间图景转化到这一经线和地球球心所成的平面上。例3、2001年1月26日我国发射的同步卫星，定位在东经98的经线平面内，若把甘肃嘉峪关近似取位于东经98和北纬
4、，已知地球半径为R，自转周期T，表面出重力加速度g和光速c。试求该卫星发出的微波信号传到嘉峪关接收站所需的时间。解析：由于卫星和嘉峪关都位于东经98，所以画出地心和东经98的经线所组成的平面上，如图3所示，地球同步卫星必然在赤道上空。 联立以上4式即可求解。3、当地球表面上的两点之间的距离远小于地球大小时，此距离可视为直线的距离。例4、北纬38一开阔平地上，在楼高为H的楼房正北盖新楼，欲使新楼底层全年太阳光不被遮挡，则两楼距离应不小于解析：由于新楼在原有楼房的正北方，所以两楼处在同一经线上。画出这一经线和地球球心所成的平面。如图4所示。当太阳直射南回归线时，北半球上的障碍物在水平地面上留下的影
5、最长，此时底层不被遮挡住，则全年将不被遮挡。设原来楼处在A点，楼顶记为A，则由于地球相当大，把阴影部分弧线AB视为直线AB，AA=H,。则由平面 几何知识知：,所以选D。三、挖掘题目中的隐含条件：题目中出现“6月21日”“12月22日”，隐含着太阳直射北回归线和南回归线；出现“地球同步卫星”就意味着该卫星位于赤道上空，还有涉及诸如地球公转T=365天，地球自转T=24小时，月球公转T=30天，这几个时间都作为一种常识性的隐含条件在题目中不会有说明。例5、已知地球的半径约为，又知月球绕地球的运动可近似看作匀速圆周运动，则可估算出月球到地心的距离约为 m。（结果中只保留一位有效数字）解析：此题的物
6、理模型已确定，关键是寻找解题依据与数据。月球的公转周期T约为30天，月球向地球“自由下落”的加速度g与重力加速度g之比可表示为，r为地球半径，R为月球到地心距离。因，故。取g=10m/s,得四、熟悉有关地球的宇宙环境与地理环境问题。例6：地球为什么会成为生命的摇篮？试分析地球的宇宙环境与地理环境的特点与生命物质存在条件的关系，并用直线相连。（1） 地球磁场 （a）地球表面存在大气层（2） 地球的质量和体积 （b）削弱到达地面的紫外线（3） 地球与太阳的距离 （c）水经常能处于液体状态（4） 地球大气中的臭氧层 （d）削弱宇宙射线对生命的伤害例7：当我们看到太阳从地平线上刚刚生起时，太阳实际位置在地平线的。（填“上方”、“下方”、“在地平线上”。）解析：地球的外围被大气层所包围。太阳光经大气层时，会发生折射。如图所示，太阳光经我们看到太阳从地平线上刚刚生起时，太阳实际位置在地平线的。（填“上方”、“下方”、“在地平线上”。）解析：地球的外围被大气层所包围。太阳光经大气层时，会发生折射。如图所示，太阳光经大气层折射后的光线恰与地平线相切，则在A点的人看到太阳生起。由图可知，太阳实际位置在地平线下方。
