涟源一中1.2+地球运动的地理意义——正午太阳高度的变化·四季更替和五带划分（精品课件）2024-2025学年高二地理同步优质课件（湘教版2019选择性必修1）

第二节 地球运动的地理意义 正午太阳高度的变化·四季更替和五带划分 第一章 地球的运动 课程标准 结合实例,理解地球公转的特点及其产生的地理现象和地理意义。 地理核心素养 1.通过绘制正午太阳高度，观察并总结正午太阳高度变化规律； 2.能够运用正午太阳高度变化规律解释生活中的现象； 3.结合昼夜长短和正午太阳高度变化，解释五带和四季的划分方法。 一.正午太阳高度的定义和计算 1.太阳高度：太阳光线相对于地平面的交角（即太阳在当地的仰角），叫作太阳高度角，简称太阳高度，用字母h表示。 太阳直射点上H=90°，晨昏线上h=0°。 O h 地平面 白天（昼半球）h>0° 日出、日落（晨昏线）h=0° 夜晚（夜半球）h<0° 一.正午太阳高度的定义和计算 1.太阳高度： ①取值范围：0°≤h≤90° ②太阳高度的日变化过程 正午 日 出 日 落 最大,地方时12:00 一.正午太阳高度的定义和计算 2.正午太阳高度（角）: 一天中最大的太阳高度角，此时为12:00。 提示：正午太阳高度角不一定等于90°。 一.正午太阳高度的定义和计算 3.正午太阳高度角的计算：某地正午12：00时太阳光线与地平面的夹角，是一天中最大的太阳高度角。用H表示。 计算公式： H=90°－（当地纬度－直射点纬度） “两点”指观测点和太阳直射点。若“两点”同在北(南)半球，“两点”纬度差为大数减去小数；若“两点”分别属于南北不同半球，“两点”纬度差为两点的纬度之和。若所求出的正午太阳高度角等于0°说明该纬度出现极夜现象，且处于极夜的界线上；若所求正午太阳高度为负值，说明该地是极夜。 一.正午太阳高度的定义和计算 3.正午太阳高度角的计算： 例1.计算涟源一中(27.5º N,117°E)在二分二至日时的正午太阳高度角。 夏至日： H = 90°- （27.5°-23.5°）=86° 冬至日： H = 90°- （27.5°+23.5°）= 39º 二分日： H = 90°- 27.5°=62.5° H=90°－｜直射点纬度（α）±所求地纬度（β）｜ （直射点与所求地：同一半球取“－”，不同半球取“＋”） 课本探究活动 海口 20°N 北京 40°N 夏至日 春秋分日 冬至日 73°26 ′ 86°34 ′ 50° 70° 26°34 ′ 46°34 ′ 比较北京和海口的纬度，分别计算北京和海口在二分二至日时的正午太阳高度角。 二.正午太阳高度的变化规律 1.正午太阳高度的纬度分布与变化规律 纬度分布规律:正午太阳高度从太阳直射点所在的纬线南北两侧递减。 特别提醒： ①纬度相同的地点, 正午太阳高度相同； ②离直射点纬度越近, 正午太阳高度越大； ③距直射点纬度相同的地点,正午太阳高度相同（以直射点所在纬线为对称轴南北对称的两条纬线，正午太阳高度相等）。 0 N S 正午太阳高度的纬度分布规律 60 60 30 30 30 30 60 60 90 90 ① ② ③ 0 0 正午太阳高度 达到一年中最大 正午太阳高度 达到一年中最小 既不是最大，又不是最小 距太阳直射点最近的一天 距太阳直射点最远的一天 夏至日（6月22日） 2. 正午太阳高度的时间 (季节) 分布规律 (1)夏至日（6月22日），太阳直射23.5°N。正午太阳高度从北回归线向南北两侧递减。 冬至日（12月22日） 正午太阳高度 达到一年中最大 正午太阳高度 达到一年中最小 既不是最大，又不是最小 距太阳直射点最远的一天 距太阳直射点最近的一天 2. 正午太阳高度的时间 (季节) 分布规律 (2)冬至日（12月22日），太阳直射23.5°S。正午太阳高度从南北回归线向南北两侧递减。 2. 正午太阳高度的时间 (季节) 分布规律 夏至日：正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减。 北回归线以北地区达到一年中的最大值，南半球各地达到一年中的最小值。 冬至日：由南回归线向南北两侧递减。 南回归线以南地区达到一年中的最大值，北半球各地达到一年中的最小值。 二分日：由赤道向南北两侧递减。 地区 北回归线及其以北地区 南回归线及其以南地区 南北回归线之间 (除赤道) 赤道 最大值 一次 (夏至) 一次 (冬至) 两次 (直射当地时) 两次 (春秋分) 最小值 一次 (冬至) 一次 (夏至) 一次 (南半球在夏至，北半球在冬至) 两次 (冬至、夏至) 离直射点所在纬线越近，正午太阳高度角越大，直射点最大，为90°；离直射点所在纬线越近，越远则越小 。 （近大远小，来增去减） 2. 正午太阳高度的时间 (季节) 分布规律 知识拓展和补充归纳小结：不同地区正午太阳高度的季节变化空间图示 ①回归线之间：正午太阳高度最大值为90°，一年中有两个正午太阳高度最大值 (如A图)。 ②回归线上：正午太阳高度最大值为90°，一年中有一个正午太阳高度最大值。 (如B图)。 ③回归线至极点之间：正午太阳高度最大值小于90°，一年只有一个正午太阳高 度最大值(如C图)。 知识拓展和补充归纳小结：正午太阳高度年较差变化特点 南、北回归线之间 南回归线至南极圈之间和北回归线至北极圈之间 南极圈以南和北极圈以北 纬度越高，正午太阳高度变化幅度越大(由23.5°增大至47°)，赤道上为23.5°，回归线上为47° 各纬度正午太阳高度变化幅度相同(均为47°) 纬度越高，正午太阳高度变化幅度越小(由47°减小至23.5°)，极圈为47°，极点为23.5° 三.正午太阳高度的应用 1.确定地方时 当某地太阳高度达到一天中的最大值时，日影最短，当地的地方时是12时。 2.确定当地的地理纬度 根据某地某日(如二分二至日)正午太阳高度，结合正午太阳高度的计算公式可判 断该地区纬度大小。 3.确定房屋的朝向 在北回归线以北地区，正午太阳位于南方，房屋朝南； 在南回归线以南地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。 4.判断日影长短及方向 日影朝向永远背离太阳的方向，影子长短与太阳高度角大小成反比。 ①北回归线以北地区，正午日影永远朝向正北方，北极点除外；冬至日日影最长， 夏至日日影最短； ②南回归线以南的地区，正午日影永远朝向正南方，南极点除外，夏至日日影 最长，冬至日日影最短； ③南、北回归线之间的地区，正午日影夏至日朝向正南、冬至日朝向正北，直 射时日影最短（等于0）。 太阳直射点上，物体的影子缩短为零；正午太阳高度越大，日影越短；反之，日影越长。正午是一天中日影最短的时刻。 5.确定楼距、楼高 图中H为正午太阳高度，一般取当地的最小值。因为正午太阳高度最小值，意味着前一幢楼的影子是一年中最长的，而此时的楼间距能保证，则一年四季都能确保。故一般地北半球取冬至日的正午太阳高度，南半球的取夏至日的正午太阳高度。 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。以我国为例(见下右图)，南楼高度为h，该地冬至日正午太阳高度为H，tanH=h/L——→L=h·cotH冬至 则最小楼间距L为：L=h/tanH冬至。 图中高楼低层若想拥有更长时间的光照，请问设计师可以如何调整设计方案？ ①（保持楼高不变）扩大楼间距。 ②（保持楼间距不变）降低前面楼体的高度。 6.太阳能热水器的倾角调整 太阳光线与受热板呈直角。其倾角和正午太阳高度角的关系β+H=90°（ β代表太阳能热水器倾角，H代表正午太阳高度角）。 H＝90º－当地与太阳直射点的纬度差，所以β=当地与太阳直射点的纬度差。 7.判断山地自然带在南坡和北坡的分布高度 一般情况下，由于向阳坡正午太阳高度大，得到的光热多，背阴坡得到的太阳光热少，因此在相同高度，阳坡温度较高，阴坡温度较低，从而影响到自然带在阳坡和阴坡的分布高度差异。 结论：同一山体阳坡自然带海拔高度分布比阴坡高。 北半球南坡、南半球的北坡为向阳坡，热量条件好，气温高。 (2024·甘肃兰州八校高二期中)下图1是我国北方某小镇的太阳能路灯景观图。该镇中学课外实践小组对路灯的能源装置——太阳能集热板进行了长时间的观测研究，并提出了改进的设想。集热板倾角如图2。下表为该小组观测记录简表。据此回答1～2题。（注：表中时间为北京时间） 夏至日日出： 4：43 夏至日集热板倾角：16.5° 夏至日日落：19：33 秋分日集热板倾角：40° 1．该小镇的位置在(　　) A．124°E，40°N B．118°E，40°N C．116°E，36.5°N D．4°E，36.5°N 2．该小组拟设计一自动调控装置，通过电脑调控使集热板每天正午正对太阳，以获得更多的太阳辐射能，则该集热板一年中调整的角度为(　　) A．90° B．180° C．23.5° D．47° 解析：第1题，根据夏至日日出时间4：43、日落时间19：33可知，该地昼长为14小时50分钟；当该地地方时为12：00时，北京时间为12：08(4：43＋14小时50分/2)，即该地地方时比北京时间晚8分钟，计算可知该地经度为118°E。太阳光线应与集热板垂直，由秋分日集热板倾角为40°可计算出秋分日该地正午太阳高度为50°，利用正午太阳高度计算公式可知当地纬度为40°N。故选B。 第2题，为最大限度地利用太阳能，应使集热板与阳光垂直，集热板一年中调整的角度等于正午太阳高度的变化角度，在回归线和极圈之间，一年中正午太阳高度的变化幅度为一定值(两倍黄赤交角)，即夏至日的正午太阳高度减去冬至日的正午太阳高度，再利用正午太阳高度计算公式可知为47°。故选D。 答案：1.B　2.D (2024·山东泰安高二7月期末)飞檐是指屋角的檐部向上翘起，是一种考虑室内光照和建筑美观的中国传统建筑特色，是我国古代劳动人民智慧的结晶。图1为飞檐景观，图2示意飞檐光照原理。据此完成3～4题。 3．从室内光照的角度考虑，“飞檐”设计的主要 目的是(　　) A．扩大夏季遮阳的面积 B．扩大冬季采光的面积 C．缩小夏季遮阳的面积 D．缩小冬季采光的面积 4．某建筑设计师在浙江采用了“飞檐”的设计， 若屋顶高度不变，与北京相比，应做的调整是(　　) ①飞檐长度不变，加大飞檐翘起角度 ②飞檐翘起角度不变，缩短飞檐长度 ③飞檐长度不变，缩小飞檐翘起角度 ④飞檐翘起角度不变，加长飞檐长度 A．①②  B．②③ C．①④  D．②④ 【答案】3.B 4.A 【解析】3.飞檐是指屋檐的檐部向上翘起，是一种考虑室内光照和建筑美观的中国传统建筑特色，读图可知，普通屋顶使冬季射入室内的太阳光线减少，飞檐高度增加，使冬季摄入室内的太阳光的面积增加。故选:B。 2.该题设计的目的是增加采光，与北京相比，浙江冬季正午太阳高度大，为了保证室内有充足的光照，应缩短飞檐长度或加大其翘起角度，实际使冬季正午太阳高度变小，即①②正确。故选:A。 (2024·杭州十校高二期中)科考队在某地考察中，采用立杆的方式测量影子长度和方向(如图)，图中O点为立杆点，实线表示杆影，虚线为一天中杆头影子的连线。据此完成5～6题。 5．该地可能位于(　　) A．北极圈内B．赤道与北回归线之间C．南极圈内D．赤道与南回归线之间 6．当地地方时0时刻起，该地一天内杆影朝向变化和长度变化是(　　) A．顺时针　先变短后变长 B．逆时针　先变长后变短 C．顺时针　先变长后变短 D．逆时针　先变短后变长 【答案】5.A 6.A 解析：第5题，读图可知，图中虚线为一天中杆头影子的连线，大致呈圆形，表明该地发生极昼现象，应位于极圈以内，B、D错误；竿影最短时，其太阳高度最大，为正午。读图可知，杆影最短时，杆影指向北方，即表明正午时刻太阳在当地的正南方天空，所以该地位于北极圈内(如果位于南极圈内，正午时太阳应位于当地正北方天空，一天中杆影最短时，杆影应指向正南方)，A正确，C错误。故选A。 第6题，地方时0时刻即图中杆影最长的位置(指向正南方)，地方时0时刻起，太阳在天空中从正北方向正东方运动，再向正南方运动，当太阳达到正南方时，当地的地方时为12时，其杆影最短，且指向正北方。之后太阳从当地正南方依次向西南方、正西方、西北方、正北方运动(当太阳到达正北方时，地方时为24时或称为“新一天的0时”)，所以杆影呈顺时针方向运动。其太阳高度先变大，到正午时刻达到最大，后变小(在0时或24时达到最小)，所以杆影长度先变短后变长。故选A。 (高考真题回顾)(2021·山东等级考)某日，小李在某地(110°E，40°N)广场游玩时，发现广场平面图中的指向标模糊不清(图a)。他通过观测广场石柱影子的长度和方向(图b)，确定了平面图的指向标。据此完成下题。 7.一周后的相同时刻，小李再次测量发现该石柱的影长变长，则第二次观测日期 可能在(　　) A．2月16日前后 B．5月8日前后 C．8月20日前后 D．11月10日前后 【解题启示】物体影子的方位和长度指示了太阳的方位和高度角，正午影子的变化指示了正午太阳高度角的变化。正午太阳高度角的变化由太阳直射点的位置变化决定，二者角度、位置、时间一一对应。 【解题思路】该地位于40°N，太阳直射点位于赤道上时，该地正午太阳高度为50°，根据图中石柱高度和影长可算出此时太阳高度略大于60°，大于春分日的正午太阳高度50°，说明太阳直射点在北半球，2月16日和11月10日前后，太阳直射点在南半球，A、D可排除；影长变长，说明正午太阳高度减小，太阳直射点向南移，5月8日前后，太阳直射点向北移，B错误；8月20日前后，太阳直射点向南移，正午影子变长，C正确。 【尝试解答】C 四.四季更替和五带 一年中白昼较短，太阳高度角较小的季节 冬夏两季的过度季节 一年中白昼较长，太阳高度角较大的季节 1. 天文四季 a. 我国四季 四立法 b. 欧美四季 二分二至法 四.四季更替和五带 （1）我国传统四季：以节气中的“四立”作为春夏秋冬的开始。 立春 （2月4日或5日） 立夏 （5月5日或6日） 立秋 （8月7日或8日） 立冬 （11月7日或8日） 春季 秋季 夏季 冬季 （2）欧美传统四季（北半球）：以节气中的“二分二至”作为春夏秋冬的开始。 春分 （3月21日前后） 夏至 （6月22日前后） 秋分 （9月23日前后） 冬至 （12月22日前后） 春季 秋季 夏季 冬季 四.四季更替和五带 2.气候四季：依据对气温和气候的统计进行划分 南北半球季节相反 夏季 冬季 北半球 南半球 相反 冬季 12、1、2月 春季 3、4、5月 秋季 9、10、11月 夏季 6、7、8月 4.五带的划分 黄赤交角，使得按太阳辐射总量分为五个带。分别是热带（赤道到回归线）、南北温带回归线极圈线之间）、南北寒带（极圈线到极点）。五带的划分反映了太阳辐射总量从低纬地区向高纬地区减少的规律。 第二节 地球公转的地理意义 地球自转 地球公转 黄赤交角 太阳直射点的南北移动 昼夜长短变化 正午太阳高度变化 四季更替 五带划分 影响 季节变化 纬度变化 地面获得热量的变化 读“世界某地某时期正午日影长短和朝向变化示意图”，回答1～2题。 1．该地可能位于(　　) A．20°N B．20°S C．30°N D．30°S 2．该地正午日影最短时，郑州(　　) A．正午太阳高度最大 B．昼夜均分 C．正值高温多雨的季节 D．正值寒冷干燥的季节 B 　 D　 下表为2023年两个不同日期我国甲、乙两城市的昼长和正午太阳高度的观测数据。据此完成3 ～ 5题。 甲 乙 10月22日 昼长 11小时13分 11小时30分 10月22日 正午太阳高度 47°14′ 56°16′ M 昼长 13小时55分 13小时20分 M 正午太阳高度 78°28′ 87°30′ 3.甲城与乙城的纬度差约为(　　) A．11° B．9° C．7° D．5° 4．M日期最可能为(　　) A．1月22日 B．2月22日 C．4月22日 D．5月22日 5．天文辐射是指到达地球5.大气上界的太阳辐射，主要决定于日地距离、太 阳高度角和白昼长度。下列选项中，天文辐射最少的是(　　) A．10月22日的甲城 B．M日期的甲城 C．10月22日的乙城 D．M日期的乙城 B　 D　 A　 下图为“广东省某重点中学教学楼(部分)的顶层示意图”。据图完成6～7题。 6．教室以采光好、强光不直接射入为宜，下列教 室可能符合此条件的是(　　) A．教室1 B．教室2 C．教室3 D．教室4 7．当教室4正午屋内地面光照面积不断增大时，下 列叙述可信的是(　　) ①该地正午太阳高度逐渐减小　 ②该地肯定昼短夜长　 ③该地昼长不断缩短　 ④太阳直射点向南移 A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①③④ B　 D　 （高考真题回顾）2015年某日出现了日食现象。在四幅日照图中，深色阴影为夜半球，浅色阴影为当时可观测到日食的地区范围。读下图，回答第1题。 1.发生日食的这天，在上图所示四地中，正午太阳高度角最大的是（ ） A.甲 B.乙 C.丙 D.丁 A （高考真题回顾）太阳能光热电站(下图)通过数以十万计的反光板聚焦太阳能，给高塔顶端的锅炉加热，产生蒸汽，驱动发电机发电。据此完成第2题。 2.若在北回归线上建一太阳能光热电站，其高塔正午影长与塔高的比值为P，则（ ） A.春、秋分日P＝0 B.夏至日P＝1 C.全年P<1 D.冬至日P>1 D