感受地球的自转难点.docVIP

感受地球的自转 ——研究性学习与学科整合课案 贵州省平坝县红湖学校（561104）付盛华 [摘要]研究性学习课程作为一个独具特色的课程领域，首次成为我国基础教育课程体系的有机构成，被公认为我国当前课程改革的一大亮点。感受地球的自转》这一[关键词] 研究性学习地球自转的证据 Ⅰ、课题的产生 其中，为物体在空间转动参照系中的加速度，为物体所受的合外力，为地球自转的角速度矢量，指物体相对于非惯性参照系的速度。 其中，、就是物体在地球这一非惯性参照系中的两项惯性力。就是我们熟知的惯性离心力，其方向自转动圆心沿半径向外，而叫做科里奥利力，是由于参照系的转动及质点对此转动参照系的相对运动所引起的。方向垂直于和所决定的平面，并按右手螺旋法则及负号决定。如图一所示。（注：有关科里奥利力的知识在此不展开叙述，读者可参看相关力学教程。） 由此可见，地球的自转至少会从三方面产生影响：一是由于自转导致地球上的观察者观察到的相对运动现象；二是由于惯性离心力的作用而产生的影响；三是由于科里奥利力的作用而产生的影响。 2、地球在不停自转的证据 2.1、由于自转而观察到的相对运动现象 2.1.1昼夜交替反映了地球在不停自转 因为地球不停地绕地轴自西向东旋转（地轴是一根假想轴，它连接南级和北极，并总是指向北极星），自转时总是有半个球面向着太阳，太阳光把它照得很亮，这就是白昼；另外半个球面背着太阳，没有阳光，大地一片黑暗，那就是黑夜。随着地球不停地自转，太阳光在地球上的照射点也不断地由东向西移动，昼半球和夜半球互相交替，白天和黑夜也在互相变化。地球自转一周需要24小时，我们叫它一天。毛泽东诗词中 “坐地日行八万里，巡天遥看一千河”便反映了人跟随地球在不停自转。同样，在不同纬度的地方所观察到的太阳视运动不同，以及在某些地方出现的极昼或极夜现象，均说明了地球的自转。 2.2.1重力与重力加速度的区别反映了地球在不停自转 极处重力加速度为983m/s2,赤道上的重力加速度为978m/s2。同样，当摆钟从某一纬度移到另一纬度时，走时会出现误差也是由于重力加速度不同的原因。 2.2.2海洋潮汐现象反映了地球在不停自转 在月球和太阳引力作用下，海水按时涨上来，落下去，落下去，又涨上来，天天如此，海洋水面发生周期性涨落的现象就是海洋潮汐。地球大多数地方每天都有两次高潮和两次低潮，时间间隔为12小时25分钟。与鸡蛋一样的椭球形状人们发现，沿着水流的方向，在北半球，河流的右岸往往比左岸陡峭这是地转的一个证。河水日夜奔流，，这种水流对左右岸冲刷作用的差异就会显现出来的。 在南半球，河流的左岸比右岸陡峭。1962年，他发表论文，认为放水时旋涡旋转方向与地球自转有关。由于地球自西向东旋转，而美国位于北半球，所以旋涡按逆时针方向旋转。他还推论出，在南半球放洗浴水时的旋涡是顺时针方向旋转的，在赤道则不会形成旋涡。这一论断各国科学家在各地实验所证实。我们假定将傅科摆置于北极。从惯性系观察，摆锤仅受两个力，即地球引力与绳的拉力，这两个力均在摆平面内，它们引起的加速度也在摆平面内，因此摆平面在惯性系中是不动的,但由于地球的自转，摆平面相对于地球沿相反方向转动。在地球这个非惯性系中研究摆的运动，摆球将受到科里奥利力的作用，这个力与υ相垂直，导致摆平面沿与地球自转相反的方向缓缓转动。北极的观测到傅科摆旋转一周的时间是A（A=24h），而在其它纬度，υ相和ω不垂直，摆旋转一周的时间要更长。理论证明，在任意纬度γ上，傅科摆旋转一周所需的时间是A/sinγ。对于巴黎，这个数字是31.8小时，对于北京，这个数字是37.25小时，而在赤道，由于υ相和ω平行，科里奥利力为零，摆不发生偏转。 2.3.4由于科里奥利力的作用而产生的影响还有很多，如质点从距地面有限高度自由下落，其落地位置偏东；质点以一定速度竖直上抛，其落地位置偏西；从地面附近向赤道附近推进的空气流（即贸易风），由于受到科里奥利力的作用，会发生偏转，如北半球地面附近自北向南的气流，有朝西的偏向，即成为东北贸易风……相信随着科学的不断进步，人们将发现更多由于地球自转而留下的蛛丝马迹。 Ⅳ、课题评价与反思 课题评价：这是对高一学生提出的一个研究性学习课题，课题知识主要属于物理学科，同时涉及到的学科是地理与生物。课题立意较新，有一定高度和难度。课题采用小组合作的研究方式和文献研究法的研究方法，旨在培养学生搜集、分析、处理资料的能力，培养自主学习的习惯，体会团队合作的作用。 课题反思：课题未能涉及培养学生动手能力的内容，设计或制作证明地球自转的实验或反映地球自转所产生的影响的模型可作为课题进一步研究的方向。同时，在文献研究过程中，发现以下这个实验：“在一只装满水的圆缸上，放一张硬纸做的大卡片地，卡片上开有一道缝，在水静止不动时将木屑撒到这道缝上，于是有一些