1.2.2 地球的公转（第二课时）课件2023-2024学年高中地理湘教版（2019）选择性必修1

第一章 地球的运动 第二节 地球的公转 （正午太阳高度的变化） 古代计时仪器——日晷 【情境材料】 日晷，本义是指太阳的影子。现代的“日晷”指的是人类古代利用日影测得时刻的一种计时仪器，又称“日规”。通常由晷针（表）和晷面（带刻度的表座）组成。利用日晷计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明，这项发明被人类沿用达几千年之久。 【思考】 日晷计时的原理是什么？一天，一年中影子长短的变化怎样？ 注意：不一定是90° 北 南 西 东 太阳高度角 正午太阳高度角 ①太阳高度(角)：太阳光线与地平面之间的夹角。 （即太阳在当地的仰角） ②正午太阳高度：某地一天当中最大的太阳高度， 即地方时为12点时的太阳高度。 （一）正午太阳高度的变化 三、地球公转的地理意义 1、概念： 日出日落时(晨昏线上）太阳高度为0°，太阳直射点上，太阳高度是90°。 H 2、正午太阳高度的计算： A H B N S 赤道 δ β 地平面 太阳光线 A N S 赤道 B β δ H 地平面 太阳光线 β为当地纬度 δ为直射点纬度 M1 M2 如图所示，求 B地的正午太阳高度。 H=90° －∠M1 =90° －（β-δ） H=90° －∠M2 =90° －（β+δ） 计算公式：H=90°- “纬距” 纬距的计算：所求地点与太阳直射点位于同一半球时，纬距取两者之差；所求地点与太阳直射点分处不同（南、北）半球时，纬距取两者之和 。(同差异和） 4 P16 问题：（2）利用上述公式，完成表格内容。 计算公式：H=90°- “纬距” 地点 纬度 正午太阳高度 夏至日 春分日、秋分日 冬至日 北京 约40°N 海口 约20°N (同差异和） H夏至日=90° －（40°-23.5°) 北京： H春、秋分日=90° －40° H冬至日=90° －（40°+23.5°) 海口： H夏至日=90° －（23.5°-20°) H春、秋分日=90° －20° H冬至日=90° －（20°+23.5°) 73.5° 50° 26.5° 86.5° 70° 46.5° （2021·江苏卷）图为2016年12月8日游客在悉尼（33°55＇S，150°53＇E）15时15分拍摄的照片。据此完成下题。 1. 该日悉尼的正午太阳高度角大约是 A．32° B．58° C．66° D．79° 23.5°N 0° 23.5°S 太阳直射点在回归线之间移动，大概四天移动1°，故12月8日太阳直射点位于南回归线以北约3.5°，可求出当日太阳直射点纬度约在20°S附近。 12.8 H=90°- “纬距” =90°- （33°55'-20°） =76°05' 当堂 训练 6 3、正午太阳高度的变化规律： (1)纬度变化规律 “观察并归纳二分二至日正午太阳高度随纬度的变化特征” 同一时刻：由太阳直射点所在纬度向南北两侧递减 春秋二分日：由赤道向南北两侧递减 夏至日：由北回归线向南北两侧递减 冬至日：由南回归线向南北两侧递减 结合课文中关于正午太阳高度变化的描述，依据图1-16、图1-17中的相关数据，在图1-18中分别绘出夏至日、冬至日正午太阳高度的纬度分布。 23.5° 66.5° 90° 正午太阳高度 0° 90°S 66.5°S 23.5°S 0° 23.5°N 66.5°N 90°N 图1-18 正午高度的纬度分布 冬至日 夏至日 二分日 活 动1 P15 纬度相同的地点，正午太阳高度相同（同纬等高） 离直射点纬度越近，正午太阳高度越大（近大远小） 距直射点纬度相同的两地，正午太阳高度相同 （对称等高） //// //// 夏至日 冬至日 北回归线及其以北， 正午太阳高度达到一年中最大值 南半球，正午太阳高度 达一年中最小值 利用正午太阳高度的计算公式，分析夏至日、 冬至日正午太阳高度极值分布范围 北半球，正午太阳高度 达一年中最小值 南回归线及其以南， 正午太阳高度达到一年中最大值 3、正午太阳高度的变化规律： (2)季节变化规律 同一地点：离太阳直射点越近（纬距越小），正午太阳高度越大 北回归线及其以北地区：夏至日达最大值，冬至日达最小值 南回归线及其以南地区：冬至日达最大值，夏至日达最小值 南北回归线之间的地区：每年直射两次，直射时最大，夏至或 冬至时最小 赤道：春、秋二分日达最大值，夏至日和冬至日达最小值 来增去减：当太阳直射点向某地所在纬线移来时，该地正午太阳高度就增大，反之则减小。 距离太阳直射点近，正午太阳高度角最大，距离太阳直射点远，正午太阳高度角小。 夏至日，太阳直射北回归线，此时，北回归线及其以北距离太阳直射点最近，因而，其正午太阳高度角达一年中最大值。南回归线及其以南距离太阳直射点最远，因而其太阳高度角达最小值，而赤道与南回归线之间，其最大值是太阳直射时，而其最小值也是出现在太阳直射点距离其最远的北回归线上。因此夏至日，南半球，正午太阳高度角均达一年中最小值 9 D C 活动 判断符合下列正午太阳高度时间变化的地区 南北回归线之间 南北回归线上 极圈与极点之间 回归线与极圈之间 【探讨】绘制出太阳光线（并找出直射点），说出图中A、B、C三地的日出日落方位？ 【情况一】时间： 。 【结论】 ， 日出 ；日落 ； 极昼地区 。 北半球夏半年 直射北半球 东北 西北 正北升，正北落 【思维扩展1】：太阳方位 日出日落方位的判读 【探讨】绘制出太阳光线（并找出直射点），说出图中A、B、D三地的日出日落方位？ 【情况二】时间： 。 【结论】 ， 日出 ；日落 ； 极昼地区 。 北半球冬半年 直射南半球 东南 西南 正南升，正南落 日出日落方位的判读 【思维扩展1】：太阳方位 【探讨】绘制出太阳光线（并找出直射点），说出图中A、B、D三地的日出日落方位？ 【情况三】时间： 。 【结论】 ， 日出 ；日落 ； 二分日 直射赤道 正东 正西 【思维扩展1】：太阳方位 日出日落方位的判读 日出日落方位口诀： 点赤东升西落，点北偏北升落 点南偏南升落 补充：北极极昼区 正北升 正北落 南极极昼区 正南升 正南落 根据直射点所在半球判断 （2019·江苏卷）灵山位于北京与承德交界处，海拔2118 m，素有“京东第一峰”的美称，是观赏日出和日落的理想之地。据此完成下题。 2. 一游客于7月某日去雾灵山旅游，当日的太阳视运动轨迹是 23.5°N 0° 23.5°S 7月某日 北半球夏半年，日出东北，日落西北，且北半球昼长夜短 当堂 训练 14 正午太阳方位的判读 天顶 N S 天顶 N S 天顶 S N 【思维扩展1】：太阳方位 直射点正午太阳方位在正头顶； 直射点位于当地以南，正午太阳方位在正南方向； 直射点位于当地以北，正午太阳方位在正北方向； 【思维扩展1】：太阳方位 N S 春分 夏至 秋分 冬至 春分 北回归线以北地区 南回归线以南地区 正午太阳方位的判读 分地区讨论： ①北回归线以北地区，正午太阳永远在 ； ②南回归线以南地区，正午太阳永远在 ； ③回归线上，除直射外，北回归线均在 ； 南回归线均在 ； 正南 正北 正南 正北 ④回归线之间，可南可北，具体要通过日期等信息推测此时直射点所在纬度与该地纬度的相对关系。 北纬15°， 6月22日，正午太阳在________。 南纬15°，10月23日，正午太阳在________ 。 备注：太阳直射点移动速度大约为8°/月，0.25°/天。 正北 正北 根据直射点的位置判断 下图所示的是位于120°E经线上不同纬度三地夏至日（6月22日前后）的正午太阳高度角。读图，完成下题。 3. 三地的纬度从高到低排序是 A．①②③ B．①③② C．③②① D．③①② H=90°- “纬距” 太阳直射23.5°N，三地位于北回归线以北地区 H①=45°=90°-（β① - 23.5°) H②=60°=90°-（β② - 23.5°) H③=75°=90°-（β③ - 23.5°) β① =68.5°N β② =53.5°N β③ =38.5°N 以直射纬线为界，位于同一侧的纬线，纬度差多少度，正午太阳高度就差多少度。 β① =23.5°N+（90°-45°) β② =23.5°N+（90°-60°) β③ =23.5°N+（90°-75°) 当堂 训练 17 【思维扩展2】：日影问题 （1）影子的朝向：影子方向与太阳的方位相反（即与太阳光的来向相反）。 可通过判断出某时太阳的位置，来推断影子的朝向。同样，根据影子的朝向也可以反推此时太阳的位置。 例：4.下面右图为左图中①地某居民拍摄的日出/日落时 的树影照片，则该照片的拍摄日期最接近 A．3月20日 B．6月1日 C．9月23日 D．10月1日 N SE 北半球夏半年，日出东北，影朝西南；日落西北，影朝东南。北半球冬半年，日出东南，影朝西北；日落西南，影朝东北。 （2）影子的长短变化：根据太阳高度的大小 判断影长。太阳高度越大，日影越短，正午是 一天中日影最短的时刻。太阳直射点上，物体的影子缩短为0。 【思维扩展2】：日影问题 一天中：日出→正午，影长缩短；正午最短；正午→日落，影长变长。 一年中：（离直射点越近）正午太阳高度角越大，影子越短。 北极点 南极点 4、正午太阳高度的应用： （1）确定地方时 当某地太阳高度达一天中的最大值时，此时日影最短，当地的地方时是12时。 我国某高中学生在某日中午前后，进行地理课的研究性学习活动。他们利用一根标杆，每隔1小时测量一次杆影的长度，并将测量结果绘制成示意图(如右图)。据此回答5～6题。 5. 测量的日期最可能是 A．3月21日 B．6月22日 C．9月23日 D．12月22日 6. 依据上述日期判断，该高中学 校最可能位于 A．北京市(40°N、116°E) B．海南省海口市(20°N、110°E) C．广东省汕头市(23°N、116°E) D．云南省昆明市(25°N、103°E) 影子长度为零，发生了直射 120°E 12：00 12：16 -4° （2）确定房屋的朝向 为了获得更充足的太阳光照，确定房屋的朝向与正午太阳所在位置有关。 在北回归线以北地区，正午太阳位于______，房屋坐_____朝______； 在南回归线以南地区，正午太阳位于______，房屋坐_____朝______。 正南 北 南 正北 南 北 一般情况下，正午太阳高度越大，照射到房间里的面积越小，即夏季照射面积小，冬季照射面积大。 （3）判断室内光照面积 夏至 冬至 春秋分 北回归线以北地区 南 北 （4）确定楼间距、楼高 为了更好地保证各楼层都有良好的采光，楼与楼之间应当保持适当距离。 北楼 H冬 H夏 冬至日 夏至日 正南 正北 h 南楼 L 以我国为例，见下图，南楼高度为h，该地冬至日正午太阳高度为H，则 最小楼间距L为：L＝hcotH。 一般来说，纬度较低的地区，楼距较小；纬度较高的地区，楼距较大。 北回归线及其以北地区 算一算 我国某中学（北纬21.5度），南栋教学楼高度为15米，要使北栋教学楼底层全年都能照射到太阳，计算最小楼间距L。 L＝hcotH冬至日 ＝15·cot90°-（21.5°+23.5°) ＝15·cot45° =15（米） 房地产开发商在某城市（北纬30度）建造了两幢商品住宅楼。为使北楼所有朝南房屋在正午时终年都能被太阳照射，那么在两幢楼间距40m的情况下，南楼的高度最高不超过 多少米？（注：tan 35°≈0.7） h＝LtanH冬至日 ＝40·tan90°-（30°+23.5°) =40·tan37.5° ≈40·0.7 ≈30（米） （5）确定热水器的安装角度 为了更好地利用太阳能，应不断调整太阳能热水器与楼顶平面之间的倾角，使太阳光与集热板成直角。 太阳能集热板与地面之间的夹角（α）和当天正午太阳高度角（H）互余，如图，α＋H＝90°时效果最佳。 放置倾度=90°-H=“纬距” 一年内调整的幅度等于所在地正午太阳高度角的年变化幅度。 杭州（30°N）某同学对传统的太阳能热水器进行改造（如图）设计：将太阳能热水器集热板装在一个大玻璃箱里，并将热水器的支架改造成活动形式，可以自由升降。据此完成9～11题。 9. 9月23日，为使热水器有最好的效果，调节支架 使热水器吸热面与地面的夹角为 A．23.5° B．30° C．53.5° D．36.5° 10. 一年中，活动支架最矮的日期是 A．春分日 B．夏至日 C．秋分日 D．冬至日 α＝90°-H秋分=“纬距” ＝30° 当堂 训练 26 （2016·江苏卷）下图为华北某低碳社区(40°N)住宅景观设计示意图。为保证冬季太阳能最佳利用效果，图中热水器安装角度合理的是据此完成下题。 A．① B．② C．③ D．④ 放置倾度＝90°-H冬=“纬距” ＝90°-90°+（40°+23.5°） ＝63.5° 当堂 训练 27 $$