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
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。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
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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
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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
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: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 ①
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:
②
③
④
由以上各式可解得 ⑤
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