以地球?yàn)楸尘暗奈锢韱栴}的解法淺探

1、以地球?yàn)楸尘暗奈锢韱栴}的解法淺探摘要：在高屮物理小，以地球?yàn)楸尘暗膯栴}比較復(fù)雜，對學(xué)牛來講是一大難點(diǎn)。本文對 如何幫助學(xué)綸克服這個難點(diǎn)提出兒點(diǎn)建議。關(guān)鍵詞：地理知識 空間圖景 平面圖景 隱含條件 地理環(huán)境在高中物理研究中，我們經(jīng)常會碰到一些以地球?yàn)楸尘霸O(shè)置的問題。分析這類問題時(shí), 同學(xué)們往往會對以地球?yàn)楸尘岸霈F(xiàn)的復(fù)雜物理情境產(chǎn)生迷惑，英至對題意無法理解，這是 由于同學(xué)們在某些知識和能力上存在欠缺，下而結(jié)合實(shí)例來談一談。一、熟悉地理方而的知識，具有對該地理知識的遷移運(yùn)用的能力例1、古希臘某地理學(xué)家通過長期觀測，發(fā)現(xiàn)6刀21日正午時(shí)刻，在北半球八城，陽 光與鉛直方向成7. 5 角下射，而在a城正

2、南方，與a城地而距離為l的b城，陽關(guān)恰好 沿鉛直方向下射。射到地球的太陽光可視為平行光。據(jù)此他估算出了地球的半徑。試寫出估算地球半徑的表達(dá)式r。解析：由于太陽離地球很遠(yuǎn)，我們認(rèn)為太陽射到地球表面為平行光。太陽的直射點(diǎn)在北緯2326（北回歸線）和南緯2326 之間作周期性的往返運(yùn)動。6月21 h前后太陽直射點(diǎn)在北回歸線，12月22h詢后太陽總射點(diǎn)在南回歸線。因b在a的正南方，故a、b在同一經(jīng)線上。由題意畫出平面圖，由幾何知識知:二、加工原冇提于信息，通過想彖把空間圖景轉(zhuǎn)化為平間圖景，在轉(zhuǎn)化過程中，冇如下 幾種等效的處理方法。1. 如題目小研究所涉及的對象處在同一緯度上，就把空間圖景轉(zhuǎn)化到這一緯度

3、的水平而上。例2、有一在地球赤道上方運(yùn)行的人造同步衛(wèi)星，在h落后4h內(nèi)，位于赤道上某些地 方的人仍能看到它。該人造衛(wèi)星到地球表面的距離為。（已知地球赤道的半徑為r二6. 38m）圖2解析：由于涉及到的問題都是在赤道上發(fā)生的，所以畫出赤道平面。當(dāng)?shù)厍虺嗟郎系腶點(diǎn)在位置時(shí)，a陽恰好落山。在a從位置到位置過程中，同步衛(wèi)星仍能被太陽光照到，所以仍能被人4</tx =看到。設(shè)在此過程地球自轉(zhuǎn)過三角，則24 3r冥=sm 設(shè)同步衛(wèi)星離地表高度h,則+*3,£ （2-外解得h二32、如題bl研究所涉及的對象處在同一經(jīng)線上，則把空間圖景轉(zhuǎn)化到這一經(jīng)線和地球球 心所成的平面上。例3、2001年1

4、月26日我國發(fā)射的同步衛(wèi)星，定位在東經(jīng)98的經(jīng)線平面內(nèi)，若把甘肅嘉峪關(guān)近似収位于東經(jīng)98和北緯 ,已知地球半徑為r,自轉(zhuǎn)周期t,表血出重力加速度g和光速co試求該衛(wèi)星發(fā)出的微波信號傳到嘉峪關(guān)接收站所需的時(shí)間。解析：由于衛(wèi)星和嘉峪關(guān)都位于東經(jīng)98,所以畫出地心和東經(jīng)98的經(jīng)線所 組成的平而上，如圖3所示，地球同步衛(wèi)星必然在赤道上空。(y.圖3心.gmm4tt2. gmm嚴(yán)“小由；=m r (i),由；=mg,gm = gr2(刀卩r2,t2r2,l=72 +2 - 2ar cos a t=c聯(lián)立以上4式即町求解。3、當(dāng)?shù)厍虮砻嫔系膬牲c(diǎn)之間的距離遠(yuǎn)小于地球人小時(shí)，此距離可視為肓線的距離。例4、北緯

5、38一開闊平地上，在樓高為h的樓房正北蓋新樓，欲使新樓底層全年太陽光不被遮扌當(dāng)，則兩樓距離應(yīng)不小于as htg38° b、hctg38° c、htg23.5° d、hctg28.5°圖4a解析：由于新樓在原有樓房的正北方，所以兩樓處在同一經(jīng)線上。畫出這一經(jīng)線和地球 球心所成的平面。如圖4所示。當(dāng)太陽直射南回歸線時(shí)，北半球上的障礙物在水平地面上留 下的彩最長，此時(shí)底層不被遮扌當(dāng)住，則全年將不被遮擋。設(shè)原來樓處在a點(diǎn)，樓頂記為a,則由于地球相當(dāng)人，把陰影部分弧線ab視為直線ab,aa=h,。則由平面幾何知識知:aa，=h,z5a4，= azzo則由平面幾何知

6、識知：卜z'= 23.5°+38° = 61.5°, aab = aatgzba'a = g61.5° =屁爼28.5°, a所以選d。三、挖掘題冃中的隱含條件：題目中出現(xiàn)“6月21日” “12月22日”，隱含著太陽直射北回歸線和南回歸線;出現(xiàn) “地球同步衛(wèi)星”就意味著該衛(wèi)星位于赤道上空，還有涉及諸如地球公轉(zhuǎn)t二365天，地球h 轉(zhuǎn)*24小吋，月球公轉(zhuǎn)*30天，這兒個吋間都作為一種常識性的隱含條件在題目中不會有 說明。6.4xl06m：例5、已知地球的半徑約為，乂知月球繞地球的運(yùn)動可近似看作勻速圓周運(yùn)動，則可估算出月球到地心的距

7、離約為哄（結(jié)果中只保留一位有效數(shù)字）解析：此題的物理模型已確定，關(guān)鍵是尋找解題依據(jù)與數(shù)據(jù)。刀球的公轉(zhuǎn)周期t約為，r為地球半徑，r為月球到地心距離。因 了30犬，月球向地球“自由下落”的加速度g與重力加速度g之比可表示為.2 . m r=4xl0*血g二 10m/s，”得四、熟悉有關(guān)地球的宇宙環(huán)境與地理環(huán)境問題。例6：地球?yàn)槭裁磿蔀榫]命的搖籃？試分析地球的宇宙環(huán)境與地理環(huán)境的特點(diǎn)與生命 物質(zhì)存在條件的關(guān)系，并用直線相連。（1）地球磁場（。）地球表面存在大氣層（2）地球的質(zhì)最和體積（b）削弱到達(dá)地面的紫外線（3）地球與太陽的距離（c）水經(jīng)常能處于液體狀態(tài)（4）地球大氣中的臭氧層（d）削弱宇宙射線對生命的傷害解析:（1）地球磁場一冷）地球表面存在大氣層3（2）地球的質(zhì)壘和體積削弱到達(dá)地面的紫外線a（3） 地球與太陽的距離c）水經(jīng)常能處于液體狀態(tài)“（4）地球大氣中的臭氧層/nd）削弱宇宙射線對生命的傷害心例7：當(dāng)我們看到太陽從地平線上剛剛生起時(shí)，太陽實(shí)際位置在地平線的。（填“上方”、“下方”、“在地平線上”。）陽光經(jīng)人氣層時(shí)，會發(fā)牛折射。如圖所示，a陽光經(jīng)我們看到太陽從地平線上剛剛生起時(shí)，太陽實(shí)