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1、物理知识与天文、地理学科知识的有机渗透 文科地理和理科物理是两门联系十分密切的学科,而许多重要的物理定律与天文学密切相关。物理学的奠基人伽利略对天文学的研究有很大贡献,他坚信“日心说” ,首先发现了太阳黑子、月亮上的环形山、土星上的光环、木星和它的卫星,还发现了天上呈现带状的银河不过是密密麻麻的无数颗恒星。与他同时代的丹麦物理学家开普勒总结出了著名的行星运动三定律,在此行星运动三定律基础上,牛顿又总结得出万有引力定律,这些定律相当精确地描述了天体的运动,大大深化了人类对宇宙的认识,并为物理学的发展奠定了基础。天体的运行、地球的物质运动与变化,其间往往涉及到物理学、天文、地理等到多学科的知识,深
2、刻理解某些天文、地理问题,很大程度上依赖于物理知识的运用,另一方面,天文、地理知识又为某些物理规律的获取提供了大量翔实、生动的背景材料。下面联系实际问题探究在物理学科问题中有机渗透天文、地理的知识和思想方法。1、物理知识与地理、天文知识相互渗透,灵活应用例: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,飞机的速度必须较大B、时间必须是在清晨,飞机正在由西向东飞行,飞机的速度必须较大C、时间必须是在傍晚,飞机正在由东向西飞行,飞机的速度必须较大D、时
3、间必须是在傍晚,飞机正在由西向东飞行,飞机的速度不能太大思路分析:此题立意新颖,需要根据地理知识的描绘,简化物理场景,利用物理上的运动学知识求解本题。解答:如图,太阳光照射在地球上,地球左半球为白天,右半球为黑夜,地球自西向东转,A 点表示清晨,B 点表示傍晚。 由于我们习惯以地球为参考系,因地球自西向东自转,通常看到的自然现象是太阳从东方升起、西边落下。1. 旅客要看到太阳从西边升起的奇妙现象,太阳此时应在西方,才可能从西方升起,所以时间一定在傍晚,在 A 点向东或向西,均不能看到“太阳从西边升起 ”的奇妙现象。故排除 AB选项。2. 在傍晚时太阳正在向西方落下,要产生太阳升起的感觉,只有自
4、己“落下” 的速度大于太阳,才能造成这种效果。也就是自己往西运动的速度要大于太阳向西的速度。所以只有往西运动,此飞机上的旅客就可以看到太阳从西边升起的奇妙现象。答案:C点评:物理和天文、地理学科存在着千丝万缕的联系,它们相互依存、相互渗透,我们在平时物理学习中,必须重视有机渗透天文、地理的知识和方法,培养的综合分析能力。2、利用天文、地理知识创设生动的物理情境,促进物理问题的顺利解决例:某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察者,他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星,试问,春分那天(太阳光直射赤道)在日落 12 小时内有多长时间该观察者看不见此卫星?已知地球半径为 R,地球表面处的重力加速
5、度为 g,地球自转周期为 T,不考虑大气对光的折射。思路分析:主要考查星体运行规律与几何光学结合,其解题思路可从以下几方面考虑:(1)抓住关键字句。如同步卫星正下方地球表面有一观察者和日落后 12 小时及观察者看不见此卫星的含义,从以上挖掘隐含条件如同步卫星运动周期为地球自转周期 T。(2)把空间模型转化为平面模型处理由平面运行图可得,只有先求出卫星运行轨道半径,才能求出卫星在地球本影区域所对应角度,最后求出卫星在地球本影运行时间,恰好设定中间量也尤为关键,如轨道半径 r、角度、考虑对称性等。解答:设所求的时间为 t,用 m、M 分别表示卫星和地球的质量,r 表示卫星到地心的距离。有 春分时,太阳光直射地球赤道,如图所示。图中圆 E 表示赤道,S 表示卫星,A 表示观察者,O 表示地心。由图可看出当卫星 S 绕地心 O 转到图示位置以后(设地球自转是沿图中逆时针方向),其正下方的观察者将看不见它. 据此再考虑到对称性,有: 由以上各式可解得 点评:本题对考生提出较高能力要求,物理情景建立比较新颖,此题情景立意和能力立意结合,增加解决难度不失为考查学生能力的新途径。11