彭柱敏

當前科學技術發(fā)展的趨勢是自然科學的各個分支正加速橫向聯(lián)系，學科之間的相互交錯和滲透日漸加深，各學科的成果互為利用范圍日益擴大。在物理教學中也常常涉及到其他學科的知識，如數學、化學、生物、地理等學科的知識。以下是在高中物理教學中經常會遇到的物理知識與地理知識相互滲透的問題。

1 力學知識與地理知識的相互滲透

1.1 重力加速度受地理位置的影響。

例1、很久以前，有一位商人向紐約商人購買了6000t小麥，用彈簧托盤秤仔細過秤，把小麥裝上貨船，船由紐約起航到達厄瓜多爾首都基多，卸貨時，商人又用彈簧托盤秤又秤了一遍，驚訝地發(fā)現，小麥競然少了許多。小麥究竟少了多少？

解答：由人教版高中物理教科書必修一第44頁圖表可知重力加速度值。紐約位于北緯44°40'，重力加速度為9.803 m/s2，基多位于赤道，重力加速度為9.780m/s2，在兩地都用彈簧秤稱，讀出的示數應該是小麥所受到的重力，而非質量。因為m=示重/g，根據質量不隨位置的改變而改變，所以示重1/ g1=示重2/g2，可計算出小麥示重少了14t。

在這個例子中，用彈簧托盤秤稱小麥少了，是因為在地球上不同的位置g值不同的緣故。地球是一個不規(guī)則的球體，赤道半徑（6378km）略大于極半徑（6357km），而在地球外部，離地心越遠，g值越小。所以小麥在紐約和在基多的示重不一樣。

1.2 地球自轉對物體運動的影響。

例2、由上海飛往洛杉磯的飛機與由洛杉磯返航飛往上海的飛機，若往返飛行速度相同，且飛經太平洋上空時等高勻速飛行，這兩種情況下飛行時間相同嗎？

解析：上海的地理位置為東經120°，北緯30°，洛杉磯的地理位置為西經120°，北緯30°，由上海到洛杉磯飛機是由西向東飛，由洛杉磯飛往上海是由東向西飛，由于地球自西向東自轉，兩次飛行時間不同，由上海飛往洛杉磯飛行時間較長。

2 光學知識與地理知識的相互滲透

2.1 利用光在同一媒質中沿直線傳播解釋日食、月食現象。

例4、解釋日食和月食現象？

日食的形成：

當月球運動到太陽和地球之間，且日、地、月三者基本上位于同一條直線時，就會發(fā)生日食。此時地球上進入月球A區(qū)域的觀察者可觀察到日全食，進入月球B區(qū)域的觀察者可觀察到日環(huán)食，進入C區(qū)域的觀察者可觀察到日偏食。

月食的形成：

當月球進入地球半影，如圖中B位置時，整個月球依然可見，并不虧缺，只是亮度比在地球影錐外（如圖中A）時有所減弱，但人眼感覺不到這種減弱。因此月球進入地球半影時并不發(fā)生月食。（天文學上稱為半影月食）。

地球本影長度為1382000km，約為月地平均距離的3.6倍，地球本影的垂直截面直徑為9200km左右，這個寬度可以容得下將近3.6個月球。因此，當月球觸及地球本影時，寬大的本影不可能僅僅掩蝕月球的中心部分而出現月環(huán)食。

當月球從地球本影邊緣經過，僅部分進入本影（如圖中C），這時地球上的觀察者將觀察到月偏食。

當月球全部進入地球本影（圖中D）時，地球上的觀察者將觀察到月全食。

2.2 利用光的折射解釋海市蜃樓現象。

海市蜃樓是光在密度分布不均的空氣中傳播時發(fā)生的全反射而產生的。夏天，海面上的下層空氣溫度比上層低，密度比上層大，折射率也比上層大。把海面上的空氣看作是由折射率不同的許多水平氣層組成的，遠處的景物發(fā)出的光線射向空中時，不斷被折射，越來越偏離法線方向，進入熱氣層的入射角不斷增大，當光線的入射角增大到臨界角時，在天空的某一氣體層面發(fā)生了全反射現象。反射后的光線射向下層，經不斷折射，由于下層空氣折射率大，光線越來越靠近法線方向，進入下一氣層的入射角不斷減小，光線越來越偏離水平方向，最后斜向下射入人眼里，光線好象是從遠處天空斜射下來一樣。所以人們看到的蜃景是懸掛在空中的。

3 熱學知識與地理知識的相互滲透

自然界中有這樣一種現象：不管白天西風多強，一般在傍晚時總會停息，這就是所謂的西風夜息現象。

風是空氣水平運動形成的。由于地球是一個球體，地球上不同緯度的地方太陽輻射強度不同，從而在不同緯度帶上氣溫也不同，就是在同一緯度帶上，地表的性質也是千差萬別的，不同地點的氣溫也不相同，從而地表的氣壓值也各不相同，在不同的地方就出現了氣壓梯度，從而引起空氣從高氣壓的地方流向低氣壓的地方，這就是風。

根據風的成因，就很容易解釋西風夜息的現象。白天時吹強勁的西風說明西面的氣壓比我們所在地的氣壓要高，有一定的氣壓差值，產生了氣壓梯度。隨著夜晚的到來，太陽西移，西面的日照加強，氣壓變低，相反，我們所在地的日照減弱，氣壓逐漸變高，這樣兩地的氣壓梯度就會減小甚至反轉，西風也漸漸減弱乃至停止了。

4 電磁學知識與地理知識的相互滲透

地磁場就象一個巨大的條形磁鐵的磁場，磁感線由地理南極指向地理北極（地球外部）。

例5、在我國領空勻速巡航的飛機，機翼保持水平，飛機高度不變。由于地磁場的作用，金屬機翼上有電勢差。設飛行員左方機翼末端的電勢差為U1，右方機翼末端的電勢差為U2，則：

A、 若飛機從西往東飛，U1比U2高

B、 若飛機從東往西飛，U2比U1高

C、 若飛機從南往北飛，U1比U2高

D、 若飛機從北往南飛，U2比U1高

解析：我國位于北半球，地磁場的豎直分量向下。飛機兩翼是金屬材料做成的，可視為一垂直飛行方向切割豎直向下的磁感線的導體棒，磁場水平分量對產生電動勢無貢獻，由右手定則知四指總是指向飛機左翼末端，故總是左邊機翼電勢高。所以A、C是正確的。

隨著各學科知識向縱深方向的發(fā)展，學科之間的聯(lián)系越來越緊密，在物理學中不僅滲透了地理知識，同時還與其他學科也發(fā)生著千絲萬縷的聯(lián)系，還有待于更深入的研究。