潮汐的意思(高中力学概念下潮汐现象的定性半定量解释)

潮汐的意思

高中力学概念下潮汐现象的定性半定量解释
谈元凯
(上海市陆行中学 上海 200136)

摘要:建立地月与日地的双星模型,通过引潮力的概念,定性半定量地分析出月球和太阳对地球上海水的引力,并根据计算结果讨论潮汐现象中两个大潮点产生的原理。

关键词:潮汐现象;引潮力;定性半定量

一、前言 

潮汐现象的形成是因为地球上的水受到月球和太阳共同吸引而产生的效果。
在中学的学习中,它是一个跨学科的知识点。无论是中学地理课本还是物理课本,对于这一现象的介绍,都只偏向于这门学科本身的研究重点,没有做到系统而综合的阐述。对于一些学有余力的学生,就无法真正去搞明白潮汐现象的成因。

其实关于潮汐现象的研究,许多文献都已给予了详细的数学解析。但是从知识结构和难度上来看,不适宜高中学段的学生理解。所以,本文基于高中的力学概念,建立起地月与日地的双星模型,运用定性半定量的方法,对地球上两次大潮点的产生原理做出初步的解释。

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二、分析 
(下面文字之间缺少的内容请参看上面的图片)
关于潮汐的成因,教科书提出了“引潮力”的概念。按照高中物理的力学体
系,力可以按性质分类,如“场力”、“弹力”等;也可以按作用效果分,如“回复力”、“向心力”等。所以从字面上就可以看出,“引潮力”是一种按照作用效果分的力,它的作用就是引潮。

1、地月及日地的双星系统模型

2、引潮力大小的定性半定量解释

3、潮汐现象的成因

可以发现,月球引潮力是太阳引潮力的 2 倍多。虽然是这样,但是太阳的引潮力却能增强或减弱月球引潮的作用效果。

每当初一和十五的时候,太阳、地球、 月球三者几乎在同一直线上,太阳和月球对地表水滴的引潮力叠加在一起,潮汐现象最为明显,称作大潮,如图 3(a)所示,固有“初一月半看大潮”之说。 

而每当上弦月和下弦月时,月地连线与日地连线相垂直,太阳的引潮力会削弱月球的引潮力,形成小潮,如图 3(b)所示,所以古语云:“初八、廿三,到处见海滩”。

同时,考虑地球自转,一昼夜之间两个高峰点两个低峰点扫过地球的每一个地方,这便解释了为何每天两次高潮两次低潮的原因。

三、结束语

通过建立地月和日地的双星系统模型,运用定性半定量的方法,讨论了月球和太阳引潮力的大小,并运用此结论,初步地解释了地球上两个大潮点的成因。

作为一种近似方法,可供高中学有余力的学生作为课外阅读资料,更为系统地了解潮汐现象的成因。同时也从高中物理的力学角度,为广大教师讲解自然地理和万有引力时提供一定的参考依据。

参考文献 
[1] 漆安慎 杜婵英.力学(第二版)[M]. 北京:高等教育出版社 2005.6:
199-201.
[2] 赵凯华.定性半定量物理学(第二版)[M]. 北京:高等教育出版社
2008.1:159-161.
[3] 上海市中小学(幼儿园)课程改革委员会.高中地理 第一册 [M]. 上海:中国地图出版社 2007.8:18-19. 

作者简介:谈元凯,男,中共党员,研究生学历,中学一级教师。主要从事一线高中物理教学工作以及中学物理实验的研究。
联系邮箱:silentscool@qq.com

【写在后面】
1. 本文首发于教育类中文核心期刊《物理教学》杂志2018年08期

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