浅谈高中物理常用的地理知识及其应用

刘光丽

在高中教学中，打破各学科之间的界限，加强学科之间的联系，已是课程设置理论中的课程观之一。常常在很多书和网络上看到物理知识在地理学科或者地质学等其他学科中的应用，但有关于地理知识在高中物理中应用的知识却几乎搜索不到，所以我在这里大胆地归纳一下高中物理应用到的一些地理知识。

中学的物理教学与地理教学是两门联系比较密切的学科。深刻理解某些地理问题离不开物理知识，反之地理知识又为许多重要的物理定律提供了现实依据。例如物理学的奠基人伽利略对天文学的研究亦有很大贡献，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。

一、地理南北极和地磁南北极

1.地理南北极

地球绕地轴自传，球体与地轴的交点称为级。上为地理北极，下为地理南极。

2.地磁南北极

地球为一巨大磁体，其磁场可用磁感线描绘：南半球磁感线斜向上指，并逐步弯曲，在赤道上空水平；北半球斜向下指，并逐步弯曲至地表，到地面时垂直。磁感线在地球内部由地理北极指向地理南极，构成封闭曲线，这相当于在地球内部埋设了一根巨大磁铁，其磁性南北极与地理南北极相反。所以放在地表的小磁针 N级静止时指向地理北极。

3、地理与地磁南北极不重合。存在一磁偏角，不同地区，磁偏角往往不同。

例1：（2017年北京卷.）中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角：“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。结合上述材料，下列说法不正确的是（ ）

A.地理南、北极与地磁场的南、北极不重合

B.地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近

C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行

D.地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用

考点：考查了地磁场

试题分析：根据题意可得，地理南北极与地磁场存在一个夹角，为磁偏角，故两者不重合，A正确；地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近，B正确；由于地磁场磁场方向沿磁感线切线方向，故只有赤道处才与地面平行，C错误；在赤道处磁场方向水平，而射线是带电的粒子，运动方向垂直磁场方向，根据左手定则可得射向赤道的粒子受到的洛伦兹力作用，D正确；

二、地势与电势、等高线与等势面、水流与电场线

1.地势与电势

电势的相对性对学生的理解是难点，要确定电场中某个点的具体电势的高低，则就需要选择参考点。如果在讲解这个知识点时用类比法引入地势和海平面的概念，就能突破这个难点了。

2.等高线地形图与等势面

在地图中常用等高线来表示地势的高低，与此类似，在电场的图示中常用等势面来表示电势的高低。

在等高线地形图中缓坡部位：等高线分布稀疏，单位水平距离内的高差较小；陡坡部位：等高线分布密集，单位水平距离内的高差较大。陡崖部位：若干条等高线重叠在一起。

3.水流方向与电场线

把电场线类比于水流方向，顺着水流方向，地势逐渐降低，则顺着电场线方向，电势逐渐在降低。

三、经线和纬线

人们为了确定地表的地理位置，建立了经度圈和纬度圈，构成经纬网

1.经线

沿地理南北方向、过两级点的圆为经线（又称子午线），所有经线为圆形。每一经线有相应度数，称作经度。其中定义本初子午线为零度经线，以其为参照向东1800范围内为东经，符号为E；向西1800范围为西经，符号为W。所有经线为半圆，两条相对经线相成的大圆称之为经线圈，所有经线圈线长度相同。其中东经1800和西经1800两经线重合。

2.纬线

沿东西方向、以地轴上某点为圆心而环绕地球一周的圆称为纬线。不同緯线其长度不同，其中赤道最长，往两级则逐渐缩短，在两级点伸缩为一点。每条纬线也有相应度数，称为维度。其中定义赤道维度为零度，在南半球的维度称为南纬，符号为S；在北半球的维度称为北纬，符号为N。南北两极分别为900S和900N，南、北23.50处纬线为南北回归线。

四、自转和公转

1.自转：地球绕地轴不停地从西向东的转动叫做自转。其特点如下

（1）自转周期为23时56分4秒，通常取24小时。

（2）自转周期约为4分钟10，地球上各处角度相同（除南北两级点）。

（3）由公式V=Rω可知，地球上各处绕地轴转动的线速度因维度不同而有大小之分（维度不同，转动半径R不同）。其中赤道最大，而往两级推移，线速度逐渐减小，两级点的线速度为零。

（4）自转导致昼夜更替现象，一昼夜为24小时，等于地球自转的周期。

（5）产生科里奥利力，使地球上物体的水平运动发生偏向（北半球向右偏，南半球向左偏）。

（6）自转形成的惯性离心力使地球由两级向赤道挤压，成为偏扁的旋转椭球体。

2.公转：地球绕太阳转动，称之为公转，方向自西向东，转动周期为365天5时47分46秒（又称回归年），通常取作365天。

上述地理知识在高中物理习题中的出现，能帮学生意识到：除了学好相关的高考科目外，还应多涉猎其他学科知识，知识面既深又宽，各种知识相辅相成，对帮助学生提高分析问题和解决问题的综合能力大有好处。