第2节 第2课时 正午太阳高度角的变化-【优化探究】2025-2026学年新教材高中地理选择性必修1同步导学案配套PPT课件（鲁教版）

第二节　地球公转的意义 第2课时　正午太阳高度角的变化 地球运动的意义 返回 课程标准 学习目标 知识结构 结合实例，说明地球运动的地理意义。 1.结合示意图，分析正午太阳高度的纬度和季节变化规律。(综合思维) 2．结合实例或观察，说明正午太阳高度在日常生活中的应用。(地理实践力、综合思维)   返回 内容索引 任务一　正午太阳高度角的变化规律 任务二　正午太阳高度角的应用 课堂检测 素养达标 课时作业 巩固提升 返回 任务一　正午太阳高度角的变化规律 返回 返回 1.正午太阳高度的含义:一天中太阳高度　　　　出现在正午。  2.正午太阳高度的变化原因:黄赤交角的存在、　　　　　的南北移动。  3.正午太阳高度的变化规律 (1)空间(纬度)变化:由　　　　　　　所在纬度向南、北两侧递减。  新知学习 最大值 春、秋分日 由　　　向南北两侧递减  夏至日 由　　　　向南北两侧递减  冬至日 由　　　　向南北两侧递减  太阳直射点 太阳直射点 赤道 北回归线 南回归线 返回 (2)时间(季节)变化 节气 最大值地区 最小值地区 夏至日 北回归线及其以北各纬度 　　　 　  冬至日 　　　 　　　　  北半球各纬度 二分日 　　   极点 南半球各纬度 南回归线及其以南各纬度 赤道 返回 [辨析]　“正午太阳高度”与“太阳高度”“太阳直射”的区别与联系。 提示：区别：太阳高度是指太阳平行光线与观测者所在地平面的夹角；一日中太阳高度的最大值即为正午太阳高度；太阳平行光线与地平面夹角为90°时，称为太阳直射。 联系：太阳直射必须同时满足“时间＋地点”两个条件：一是时间为当地正午，地方时12时；二是太阳直射点的太阳高度(正午太阳高度)为90°。 返回 [填图]　在下图中填出相对应的节气。 冬至 春分 夏至 秋分 冬至 返回 一、正午太阳高度的变化规律 1．正午太阳高度的纬度分布规律 同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点向南、北两侧递减。地球上，同一纬线上正午太阳高度相同。 核心突破 返回 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。具体如下图所示： 核心突破 返回 2．正午太阳高度的季节变化规律 同一纬度，正午太阳高度的大小随季节而变化。北回归线及其以北的地区，正午太阳高度夏至日达到全年最大值，冬至日达到全年最小值。南回归线及其以南的地区，情况则正好相反。南、北回归线之间的地区，每年两次受到太阳直射，直射时正午太阳高度达到最大值。具体如下图所示： 返回 [技巧点拨] 同一地点，正午太阳高度随着季节做有规律的变化。其数值具有“来增去减”的特点，即直射点向本地所在纬线移来，则正午太阳高度增大，移去则减小。如下图所示： 返回 各纬度变化具体如下： 地区 最大值 最小值 北回归线及其以北地区 一次最大值(6月22日前后) 一次最小值(12月22日前后) 南回归线及其以南地区 一次最大值(12月22日前后) 一次最小值(6月22日前后) 南、北回归线之间(除赤道外) 两次最大值(太阳直射时最大) 一次最小值(南半球出现在6月22日前后，北半球出现在12月22日前后) 赤道 两次最大值(3月21日前后和9月23日前后) 两次最小值(6月22日前后和12月22日前后) 返回 二、正午太阳高度的计算方法 正午太阳高度的计算公式：H＝90°－两点纬度差。 说明：H为观测点的正午太阳高度，两点是指所求地点、太阳直射点。 两点纬度差的计算遵循“同减异加”原则，若两点同在南半球或北半球，则用高纬度减去低纬度；若两点分属于南、北半球，则将两点的纬度相加求和。如图所示： 返回 当太阳直射B点(10°N)时，A点(30°N)正午太阳高度：HA＝90°－(30°－10°)＝70°。 当太阳直射B点(10°N)时，C点(23°26′S)正午太阳高度：HC＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′。 返回 2021年11月23日，中国第38次南极考察队的第二批科考队员从上海出发，搭乘“雪龙2”号极地科考破冰船前往南极执行科考任务。2022年4月20日，考察队返回上海基地。据此完成下题。 1．该批科考队员出发至返回期间，下图所示符合上海正午太阳高度变化趋势的是(　　) 对点训练 2 1 3 B 返回 此次科考时间为2021年11月23日至2022年4月20日，根据太阳直射点的回归运动规律，直射点在11月23日到冬至日一直向南运动，所以上海正午太阳高度逐渐变小；冬至日到次年4月20日一直向北运动，上海正午太阳高度逐渐变大，B正确。 2 1 3 返回 下图为我国某地春分日时正午太阳与头顶夹角示意图。据此完成2～3题。 2．该地此日正午太阳高度是(　　) A．28°　　　　　　　 B．62°　　 　 C．90°　　 　 D．0° 2 1 3 B 返回 第2题，读图可知，该地此日正午太阳高度是90°－28°＝62°，B项符合。 2 1 3 返回 3．该地所在地理纬度是(　　) A．18°N B．28°N C．32°N D．52°N 2 1 3 B 返回 第3题，春分日，太阳直射赤道，正午太阳高度由赤道向南北两侧递减，结合公式H＝90°－纬度差，可知纬度差为28°，即位于28°N，B项符合。 2 1 3 返回 任务二　正午太阳高度角的应用 返回 返回 一、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。 二、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。 核心突破 返回 返回 四、计算楼间距 一般来说，纬度较低的地区，楼间距较小；纬度较高的地区，楼间距较大。解题关键是计算当地冬至日的正午太阳高度，并计算影长。以我国为例(如下图)，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＝h·cot H。 返回 五、计算太阳能热水器安装角度 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夹角(α)，使太阳能热水器集热面与太阳光线垂直。其夹角和正午太阳高度角的关系为α＋H＝90°(如下图)。 返回 住在合肥市某居民楼的老人们发现，安徽某房地产有限公司打算在该居民楼南边30米处建一栋31层的高楼，这楼一旦建成，身为近邻的老人们几乎就要“不见天日”了。趁着高楼还未动工，20位老人联名向合肥市自然资源和规划局请求重新规划。经过居民反映、专家测算、规划局论证，结合中华人民共和国国家标准《城市居住区规划设计规范》中“大城市住宅日照标准为大寒日≥2小时，冬至日≥1小时，老年人居住的建筑不应低于冬至日日照2小时”的要求，合肥市自然资源和规划局最终撤销了这一尚未破土动工的项目。 情境探索 返回 [问题探究] 1．(区域认知)在我国的大部分地区，楼高一定的情况下，室内的采光状况与楼间距有何关系？ 提示：我国大部分地区都位于北回归线以北，楼高一定的情况下，南北方向上的楼间距越小，室内采光时间越短；反之则越长。 返回 2．(综合思维)我国制定的《城市居住区规划设计规范》中对住宅接受日照时间的最低标准，为什么要以冬至日来衡量？ 提示：冬至日时，我国各地的正午太阳高度达到一年中的最小值。 返回 我国《物权法》指出，住宅间距必须保证北面楼房底层窗台面日照时间不少于1小时(如下图)。据此完成1～2题。 1．“日照时间不少于1小时”的日期指的是(　　) A．春分日　　　　　　　　 B．夏至日 C．秋分日 D．冬至日 对点训练 2 1 D 返回 第1题，我国大部分地区在冬至日北面楼房底层最易被南面的楼房遮住太阳光。 2 1 返回 2．按照采光要求，下列四个城市相邻同高楼房的间距最宽的应该是(　　) A．北京(40°N) B．哈尔滨(45°N) C．广州(23°N) D．台州(29°N) 2 1 B 返回 第2题，冬至日，选项中四个城市纬度越高，楼房的影子越长，楼间距就越宽。 2 1 返回 课堂检测 素养达标 返回 返回 1 2 3 4 (2022·海南卷，节选)1909年5月，广东水师提督李准率领水师官兵乘伏波舰、琛航舰巡查南海诸岛。在今三沙市西沙区测绘地图，勘察岛屿，勒石竖旗，逐一命名，其中琛航岛(16°27′N，111°42′E)以琛航舰命名。李准滩(7°48′N，110°28′E)位于三沙市南沙区，是为了纪念李准当年巡查南海诸岛而命名(图略)。据此完成下题。 1．一年内李准滩的正午太阳高度与琛航岛相比，正确的是(　　) A．夏至日都达到最大值　 B．始终大于琛航岛 C．冬至日都达到最小值 D．达到90°的次数多 C 返回 1 2 3 4 冬至日太阳直射南回归线，此时两地与太阳直射点所在纬度间距都为一年中最大，则冬至日正午太阳高度都达到最小值，故C正确。两地均位于北回归线以南、赤道以北，一年中均会出现两次太阳直射(正午太阳高度达到90°)现象，且各自受太阳直射时的正午太阳高度最大。 返回 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，正午太阳高度角与集热板和地面的夹角保持互余。据此完成2～4题。 2．冬至日杭州的正午太阳高度角为(　　) A．83°26′　　　　　　　　　 B．60° C．36°34′ D．90° 1 2 3 4 C 返回 1 2 3 4 第2题，冬至日太阳直射南回归线，杭州的正午太阳高度角是90°－(30°＋23°26′)＝36°34′。 返回 3．为了充分利用太阳能，尽可能使一年内正午太阳光线与集热板保持垂直，结合二分二至日正午太阳高度角，则集热板与地面夹角的调整幅度为(　　) A．23°26′　　　　　　　　 B．30° C．46°52′ D．60° 1 2 3 4 C 返回 第3题，杭州正午太阳高度角的变化幅度为46°52′，所以太阳能集热板与地面夹角的调整幅度为46°52′。 1 2 3 4 返回 4．一年中，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 1 2 3 4 B 返回 1 2 3 4 第4题，一年中，活动支架最矮的日期为正午太阳高度角最大的日期，为北半球的夏至日。 返回 课时作业 巩固提升 返回 返回 [基础落实] 北京(约40°N)某中学地理研究性学习小组发现正午日影长短与二十四节气具有一定的相关性，以此制作了简易的二十四节气测量仪，如图所示。据此完成1～3题。 1．制作该测量仪利用的地理基本规律是(　　) A．昼夜长短变化规律 B．正午太阳高度变化规律 C．地球公转速度变化规律 D．地球自转速度变化规律 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 B 14 返回 第1题，由图可知，二十四节气测量仪是根据竹竿影子长短变化来测量的，利用了正午太阳高度变化的规律。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 返回 2．如果将测量仪放在哈尔滨测日影，需要改进的是(　　) A．增加竹竿的长度　　　 B．改变竹竿与皮尺的角度 C．增加皮尺的长度 D．改变竹竿与皮尺的方位 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 C 14 返回 第2题，由于哈尔滨纬度比北京高，正午太阳高度更小，影子更长，为了能够准确测量，应该增加皮尺的长度。两地正午日影都朝向正北，不需要增加竹竿长度，也不需要改变竹竿与皮尺的角度和方位。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 返回 3．如果图中乙为二分日时太阳光线，则北京二分日正午竿长与其影长的关系为(　　) A．竿长与影长相等　　　 B．竿长小于影长 C．竿长大于影长 D．无法判断 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 C 14 返回 第3题，北京的纬度大约为40°N，根据正午太阳高度计算公式可知，北京在春分日和秋分日正午太阳高度为50°，大于45°，故竿长大于影长。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 返回 读某地正午太阳高度年变化折线图，完成4～5题。   4．根据该地正午太阳高度年变化规律，判断该地点可能位于(　　) A．北温带　　　　　　　 B．南温带 C．0°～23°26′N之间 D．0°～23°26′S之间 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 D 14 返回 第4题，该地12月22日前后有两次正午太阳高度达到90°，说明有两次太阳直射。根据正午太阳高度变化规律可以判定该地位于赤道至南回归线之间。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 返回 5．在图中C处所表示的这一天，该地(　　) A．黑夜最短 B．正午旗杆的影子最短 C．气温最高 D．受太阳活动影响强烈 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 B　 14 返回 第5题，C处表示太阳直射，正午旗杆的影子最短。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 返回 我国某校地理兴趣小组的同学，把世界上四个不同地区的年内正午太阳高度及正午太阳方向的变化情况绘成了简图(下图)。据此完成6～7题。 6．可能反映该学校所在地正午太阳高度及正 午太阳方向年变化的是(　　) A．① B．② C．③ D．④ 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 C 14 返回 第6题，①地年内正午太阳高度呈对称分布， 有太阳直射现象，所以该地位于赤道；②地 有太阳直射，且全年正午太阳都位于正北方 向，该地位于南回归线；③地有太阳直射， 且全年正午太阳都位于正南方向，该地位于 北回归线；④地无太阳直射，且有极夜现象， 全年正午太阳都位于正南方向，该地位于北极圈内；根据我国国土跨越的纬度状况，赤道没有穿过我国，我国没有北极圈内的领土，所以C项正确。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 返回 7．当②地正午太阳高度达到最大值时(　　) A．该学校所在地天气炎热 B．太阳直射点将北移 C.地球公转速度较慢 D．其他三地正午太阳所在方向不同 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 B 14 返回 第7题，根据上题分析可知，②地位于南回归线，南回归线正午太阳高度达到最大值时是12月22日前后，我国气候寒冷；太阳直射点将北移；地球公转速度较快(接近近日点)；其他三地都位于直射点以北，正午太阳所在方向相同，都位于正南方向。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 返回 8．下图是某房地产公司在某城市(约36°N)开发的一梯两户式多层商品房平面示意图和地球公转示意图。读图，完成下列要求。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 南 (1)该幢商品房阳台朝向________(填“南”或“北”)方，说明这样设计的目的。 答案：获得更多的太阳光照。 14 返回 第(1)题，北回归线以北的地区，为了使房屋获得更多的光照往往坐北朝南而建。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 返回 (2)若在该楼的南面再建一幢新楼，并要求新楼全年不能遮挡北楼底层的阳光，那么设计时需要考虑哪些因素？ 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 答案：(2)两楼的间距；冬至日的正午太阳高度角；楼高。 14 返回 第(2)题，冬季太阳高度角较小，物体的影子较长；夏季太阳高度角较大，物体的影子较短。要考虑楼与楼之间的距离、冬至日的正午太阳高度角、楼高。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 返回 (3)当地球公转到A位置时，太阳直射点的纬度接近________，此时该城市的正午太阳高度是________。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 23°26′N　 77°26′ 14 返回 第(3)题，从图中所处位置判读，A点位于北半球夏至日附近，太阳直射北回归线，该城市的正午太阳高度＝90°－|36°－23°26′|＝77°26′。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 返回 (4)当地球从A公转到C位置时，正午屋内的光照面积的变化情况是____________，该城市正午太阳高度的变化是_______________。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 由小变大　 由大变小 14 返回 第(4)题，当地球从A公转到C位置时，太阳从直射北回归线到直射赤道再到直射南回归线，该城市正午太阳高度变化是由大变小，A时正午太阳高度最大，后变小，到C时达到最小。屋内光照面积的变化情况是由小变大。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 返回 [能力提升] 某学校地理兴趣小组的同学，在学习“地球运动的意义”内容时，选择学校附近开阔平坦的地方用指南针、量角器等进行研学实践活动(图2示意)。图1示意某日11时20分(北京时间)测得的正午太阳高度和夜晚测得的北极星高度(量角器方位固定不变)。同学们还观测到，这一天过后，同一时刻、同一地点测量学生的身影稍变短。据此完成9～10题。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 返回 9．根据活动记录可判断，观测地点位于(　　) A．华北平原 B．长白山区 C．塔里木盆地 D．云贵高原 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 B 14 返回 第9题，从图中可读出该地北极星高度为45°，可知该地位于45° N。由材料“某日11时20分(北京时间)测得的正午太阳高度”可知，北京时间11时20分时该地地方时为12时，北京时间为120° E的地方时。根据地方时计算公式：所求地地方时＝已知地地方时±4分钟/1°×所求地与已知地经度差，可算出该地位于130°E。根据该地经纬度位置可判断出该地位于长白山区，B正确。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 返回 10．观测日期为当地的(　　) A．春分日 B．夏至日 C．秋分日 D．冬至日 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 A 14 返回 第10题，从图中可读出，观测日该地正午太阳高度为45°。根据正午太阳高度计算公式：H＝90°－太阳直射点与所求地纬度差，可算出太阳直射点纬度为0°，该日可能为春分日或秋分日。由材料“这一天过后，同一时刻、同一地点测量学生的身影稍变短”可知，该日过后影子变短，正午太阳高度增大，观测日为春分日，A正确。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 返回 11．阅读材料，完成下列要求。 图1为云南省略图。图2为图1中甲地与我国某中学正午太阳高度之差(回归线的度数取23.5°)的年变化示意图。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 返回 (1)计算该中学的纬度。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 答案：(1)20°N。 14 返回 第(1)题，判断纬度应从正午太阳高度找突破点。读图可知，甲地在30°N，某中学的正午太阳高度在一年中和甲地的差值基本恒定，仅有较短的时间差值较小，其中最小值为3°。由此可以判断：该中学应位于北回归线以南区域；正午太阳高度差值为3°的日期为夏至日，即图中P点为夏至日。夏至日，太阳直射点位于北回归线上，列表得： 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 地点 纬度 与太阳直射点的纬度差 正午太阳高度 甲地　 30°N 6.5° 83.5° 某中学 λ 3.5° 86.5° 计算得出该中学纬度为20°N。 14 返回 (2)说出P至Q时段甲地与该中学直立物正午日影的朝向及长短变化。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 答案：(2)甲地：影子朝北，由短变长；该中学：影子朝南，由长变短。 14 返回 第(2)题，P至Q时段，太阳直射点从北回归线南移至该中学所在纬线。此时段：甲地位于太阳直射点北侧，且离太阳直射点的位置逐日变远，故其正午日影朝北、由短变长；该中学位于太阳直射点南侧，且离太阳直射点的位置逐日变近，故其正午日影朝南、由长变短。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 返回 [素养培优] (2024·广东肇庆高二期末)某中学研学小组为研究阳光下物影长短的变化，在平地上竖立了一根1米长的竹竿，并每隔30分钟测量一次竿影的长度。下表为4小时内测量的竿影长度统计表。据此完成12～14题。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 竿影长度/米 1.5 1.3 1.1 0.9 0.7 0.5 0.7 0.9 1.1 14 返回 12.该研学小组测量竿影的时间始于(　　) A．凌晨 B．上午 C．下午 D．傍晚 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 B 14 返回 第12题，凌晨是午夜到日出前的时段，上午是日出到正午的时段，下午是正午到日落的时段，傍晚是临近日落的时段。表中显示第6次测得的竿影最短，且之前三次和之后三次测得长度对称相等，说明第6次测量时正值正午12时，之前有5次测量，故竿影测量开始于上午， B正确。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 返回 13．若进行第10次测量，竿影的长度应为(　　) A．1.5米 B．1.3米 C．1.1米 D．0.9米 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 B 14 返回 第13题，根据对上题的分析和表中数据可知，第10次测得的竿影长度应与第2次测得的竿影长度对称相等，B正确。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 返回 14．若第6次测得的竿影长度为1米，则这一天的正午太阳高度为(　　) A．60° B．30° C．45° D．25° 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 C 返回 第14题，若第6次测得的竿影长度为1米，说明太阳光线、竹竿、竿影之间构成一个等腰直角三角形，则太阳光线与地面的夹角为45°，即正午太阳高度为45°，C正确。 2 3 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12 13 14 返回 三、判断日影长短及方向 太阳高度越大，影子越短；太阳高度越小，影子越长。一天中日影的变化规律是：日出最长正午最短日落最长，且日影方向与太阳方位相反。 $$