4.2.2地球的转动——太阳高度 昼夜长短变化 二十四节气-2024-2025学年七年级科学上册同步精讲精练（浙教版2024）

第4章 多种多样的运动 第2节 地球的转动 课时2 太阳高度 昼夜长短变化 二十四节气 ◆网络构建 ◆课本导学 一、正午太阳高度变化 二、昼夜长短变化 三、二十四节气与地球运动 ◆基础训练 知识点1 正午太阳高度变化 知识点2 昼夜长短变化 知识点3 二十四节气与地球运动 ◆强化训练 一、正午太阳高度变化 1.太阳高度角 太阳高度角指太阳光线与地面的夹角，简称太阳高度。 2.太阳高度的特点 同一地点一天内太阳高度是不断变化的。日出日落时角度都为0，当太阳位于正南或正北方向时，太阳高度最大。 3.正午太阳高度 在一日内，当太阳位于正南或正北方向时，太阳光线和地面夹角最大，称为正午太阳高度。 （1）在同一时间，正午太阳高度随纬度不同而不同。 （2）在同一地点，正午太阳高度的大小，随季节变化而发生有规律的变化。 4.太阳直射点 （1）概念：有的地方正午会受到太阳光垂直照射，简称直射。地表接受太阳垂直照射的点叫做太阳直射点。 （2）太阳直射点的变化规律太阳直射点的移动：一年中，太阳直射点在南、北回归线之间往返移动。即太阳直射点最北只能到达北回归线，最南只能到达南回归线。如下图所示（以北半球为例）。 时间 节气 太阳直射点位置 在图中的位置 3月21日前后 春分 赤道 A 6月22日前后 夏至 北回归线 B 9月23日前后 秋分 赤道 C 12月22日前后 冬至 南回归线 D 5.太阳的运动轨迹 太阳在不同季节的运动轨迹并不相同。例如，在北回归线上观察，春分、秋分时太阳由正东方升起，正西方落下（太阳直射赤道）；夏至时（太阳直射北回归线），太阳由东偏北方向升起，西偏北方向落下（白天长，接受的太阳辐射多）；冬至时，太阳由东偏南方向升起，西偏南方向落下（白天短，接受的太阳辐射少）。如图所示。 6.正午太阳高度的纬度分布规律 太阳高度与太阳直射点的位置有关，太阳直射点上是太阳高度最大的地方。正午太阳高度是随着太阳直射点的移动而变化的。 （1）在北半球夏至日，太阳直射北回归线，正午太阳高度由北纬23.5°向南北两侧递减。 （2）在北半球冬至日，太阳直射南回归线，正午太阳高度由南纬23.5°向南北两侧递减。 （3）在春分日、秋分日，正午太阳高度由赤道向南北两侧递减。 【名师讲解】一年中只有一次太阳直射的地方：南回归线和北回归线。 一年中有两次太阳直射的地方：南回归线和北回归线之间。 一年中无太阳直射的地方：南回归线以南和北回归线以北的区域。 7.正午太阳高度的季节变化规律 地球上中、高纬度地区的正午太阳高度，夏季较大，冬季较小。北半球中、高纬度地区的正午太阳高度，夏至日最大，冬至日最小。如北纬30°地区的正午太阳高度，夏至日约为83.5°，冬至日约为36.5°。南纬30°地区的正午太阳高度，夏至日约为36.5°，冬至日约为83.5°。 【例1】[湖州中考]太阳是太阳系中最大的天体，是地球表层所需能量的主要来源。图中①②③代表二分（春分、秋分）二至（夏至、冬至）日经过湖州某中学旗杆顶端的正午太阳光线。其中①是北半球__________日的正午太阳光线。 【例2】在杭州西湖，从1月1日到12月31日，其正午太阳高度的变化规律是（ ） A.先变大，再变小 B.先变小，再变大 C.先变大，后变小，再变大 D.先变小，后变大，再变小 8.杆影的变化 杆影的长度与太阳高度有关，太阳高度越大，影子越短；太阳高度越小，影子越长。 （1）一天中杆影的长度和方向的变化（与地球的自转运动有关） 同一地点的杆影的长度在一天中的变化：一天中的正午，杆影朝着正北或正南方向时，杆影最短，此时太阳位于该地的正南或正北方向，太阳光和地面的夹角最大（即太阳高度最大）。 （2）一年中正午杆影的长度和方向的变化 同一地点的杆影长度年变化 同一时间不同纬度杆影变化 北半球中、高纬度，夏季正午的杆影要比冬季正午的杆影短 同一天，不同纬度正午杆影的长度不一样。正午太阳高度随着太阳直射点向南、北两侧递减，杆影也随之越来越长 【名师讲解】杆影的长度在一天中发生变化是由于地球倾斜着身子自转使太阳直射点发生变化；而同一地点的正午杆影长度在一年中的不同季节发生变化是地球的公转使太阳直射点发生移动所致。 探究实践——模拟实验：在科学探究中，模仿实验对象制作替代物，利用替代物进行实验，或模仿实验的某些条件进行实验，叫作模拟实验。例如，探索太阳运动轨迹的活动就是一种模拟实验。 ◆教材<探索活动>8.若探索活动中的三张杆影记录图分别代表杭州市春分日、夏至日及冬至日的杆影记录，你如何判断哪一张是春分日、夏至日或冬至日？一年有春夏秋冬四个季节，为何本活动中仅提供3张杆影记录图？（见课本第152页） 8.根据图中标注的时间，或者太阳的轨迹高度进行判断，中间的太阳轨迹（从6时开始的）代表春分（春分时，6时日出），太阳的轨迹高度最高的代表夏至（这一天太阳照射时间长），太阳的轨迹高度最低的代表冬至（这一天太阳照射时间短）。春季与秋季的太阳轨迹几乎是一样的，因此虽然一年有春、夏、秋、冬四个季节，本活动中仅提供3张杆影记录图。 【例3】结合所学知识及生活经验，回答（1）—（2）题。 （1）一年中正午12时，天安门广场旗杆的影子最长时出现在（ ） A.春分日 B.夏至日 C.秋分日 D.冬至日 （2）下列叙述中，正确的是（ ） A.6月22日前后，北半球正午太阳高度最小，白昼时间最短 B.6月22日前后，南半球正午太阳高度最大，白昼时间最长 C.北半球一般把3、4、5三个月划为夏季 D.3月21日前后，太阳直射赤道，全球各地昼夜平分 【例4】由于地球的自转和公转运动，地球表面产生了很多奇妙的现象。某同学发现，在阳光的照射下，杆影长度会随时间的变化而发生变化。于是他设计了一个实验（如下图所示）。图1示意一天中杆影长度随时间的变化，图2示意不同季节正午杆影长度的变化。据此回答下列问题。 （1）一天中，杆影长度发生变化的原因是____________________。 （2）一年中，正午杆影长度发生变化的原因是______________________________。 （3）从图1中可以看出，该同学所在的地方正午的杆影朝向__________方。因此，他处于__________半球。 （4）据图1可推知，一天中，正午的杆影长度最__________，太阳高度最__________。 （5）据图2，将此知识运用到建筑学上，要使北半球居民楼底层住户的窗台全年正午都有阳光照射，则两幢居民楼之间的距离应依据__________日的正午楼影来计算。 【名师讲解】探究实践——结合生活现象，探讨产生原因：通过观察不同季节楼房影子长短的变化，说明不同季节正午太阳高度的不同，进而理解影响正午太阳高度的因素。二、昼夜长短变化 1.昼夜长短的变化 一年中白天和夜晚的时间长度有规律变化的现象。 2.昼夜长短变化的原因 地球公转导致太阳直射点的移动，使得南北半球冬夏两季昼夜长短不一。 【名师讲解】当某地所在纬度的纬线处于昼半球的部分比处于夜半球的部分长时，该地昼长于夜，反之，则夜长于昼。如下图中A地昼长夜短，B地昼夜等长，C地昼短夜长。 3.昼夜长短变化的规律 （1）空间变化——在同一时间，昼夜长短随纬度的变化而变化（同时不同地）。 地球自转的中心与公转的中心不重合，故太阳直射点的不同导致在同一时间内，全球各地昼夜长短随纬度的不同而不同。 ①当太阳直射点位于北半球时（3月21日前后至9月23日前后），北半球各地昼长于夜，且越接近北极，昼与夜的时间长度差值越大。其中夏至日昼长达到一年中最大值，北极圈（66.5°N）及其以北地区出现极昼现象。 ②当太阳直射点位于南半球时（9月23日前后至次年3月21日前后），北半球各地昼短夜长。其中冬至日昼长达到一年中最小值，且北极圈及其以北地区出现极夜现象。南半球与之恰好相反。 ③春分日与秋分日太阳直射点位于赤道上，此时全球各地昼夜等长。 （2）时间变化——在同一地点，昼夜长短随季节的变化而变化（同地不同时）。 节气 太阳直射点的位置 昼夜长短状况 北半球 南半球 极地地区 夏至 北回归线 昼最长，夜最短 昼最短，夜最长 北极圈及其以北为极昼，南极圈及其以南为极夜 冬至 南回归线 昼最短，夜最长 昼最长，夜最短 北极圈及其以北为极夜，南极圈及其以南为极昼 春分、秋分 赤道 昼夜等长 昼夜等长 昼夜等长 ◆教材<探索活动>4.根据地球公转运动的规律，转动透明薄膜，依次将太阳光直射位置对准北回归线、赤道、南回归线、赤道、北回归线，逐一观察昼半球和夜半球所在部分的纬线长短情况。 5.北半球什么时候昼长于夜，什么时候夜长于昼？哪一天昼最长，哪一天夜最长？什么时候昼夜平分？南半球和赤道上昼夜长短变化情况又怎样？（见课本第154页） 4.太阳光直射点对准北回归线时，北半球昼半球比夜半球所在部分的纬线长，南半球昼半球比夜半球所在部分的纬线短；太阳光直射点对准赤道时，全球昼半球与夜半球所在部分的纬线等长；太阳光直射点对准南回归线时，北半球夜半球比昼半球所在部分的纬线长，南半球夜半球比昼半球所在部分的纬线短。 5.北半球在春分日（3月21日前后）到秋分日（9月23日前后）之间昼长于夜，北半球在秋分日（9月23日前后）到次年春分日（3月21日前后）之间夜长于昼。在夏至日（6月22日前后）昼最长，在冬至日（12月22日前后）夜最长。在春分日（3月21日前后）和秋分日（9月23日前后）昼夜平分。南半球在秋分日（9月23日前后）到第二年春分日（3月21日前后）之间昼长于夜，在春分日（3月21日前后）到秋分日（9月23日前后）之间夜长于昼，在春分日（3月21日前后）和秋分日（9月23日前后）昼夜平分。赤道终年昼夜平分。 【例5】读图，回答下列问题。 （1）图1是以地球__________极点为中心的投影图，判断理由是____________________。 （2）A、B、C、D四地中，A地的时刻是__________，B地的时刻是__________。 （3）6个小时以后，A、C两地中处于黑夜的是_______________。 （4）图2所示的日期是此时甲地昼夜长短情况是________________。 4.极昼和极夜 （1）有些地方有时太阳会整日不落，这种现象称为极昼现象；有时太阳会整日不出，这种现象称为极夜现象。 （2）只有在南北极圈及其以内（66.5°N及其以北地区，66.5°S其以南地区。）才会出现极昼和极夜现象。 【名师讲解】学习昼夜变化规律时，可以通过两个步骤来理解。首先，地点固定，研究当地一年中的昼夜变化规律；然后，时间固定，研究这一天全球昼夜分布情况。 ◆教材<思考与讨论>我国科学家去南极考察一般选在什么季节比较好？说一说你选择的理由。（见课本第155页） 我国科学家去南极考察一般选在北半球的冬季比较好。此时为南半球的夏季,太阳直射南半球,南极地区昼长于夜,且许多地方有极昼现象,有利于科学家进行科学考察活动。 【例6】读地球公转示意图，回答下列问题。 （1）在图中用箭头标出地球公转方向。 （2）当地球公转到Ｂ位置时，正值北半球的__________ （填节气），此时太阳直射__________ （填重要纬线名称）。 （3）当地球公转到C位置时，南极圈及其以南地区出现__________现象，杭州市的昼夜长短情况是__________。 （4）当地球公转到A位置时，为每年的__________ （填日期）。 【例7】读地球公转示意图，回答下列问题。 （1）地球在自转的同时还围绕__________不停地公转，公转一周所用的时间是__________，公转的方向是__________ （2）当地球运行到公转轨道上的②处时，太阳光直射在__________（填“北回归线”“南回归线”或“赤道”）上，北半球正处于__________（填节气），此时被太阳直射的地区，其正午太阳高度最__________（填“大”或“小”），正午物体影子长度最__________（填“长”或“短”），此时南极圈内出现__________现象。 （3）11月28日，地球位于公转轨道上的__________（填数码）之间，北半球各地的白昼时间比黑夜时间__________（填“长”或“短”），太阳直射点位于__________（填“南半球”“北半球”或“赤道”）。 三、二十四节气与地球运动 1.人类非物质文化遗产——二十四节气 2016年，中国申报的“二十四节气——中国人通过观察太阳周年运动而形成的时间知识体系及其实践”被正式列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产代表作名录。 2.二十四节气的形成与划分 我国古代，人们利用圭（guī）表、日晷（guǐ）实测日影长度，将每年正午日影最长的一天定为冬至，日影最短的一天定为夏至。在春、秋两季各有一天的昼夜时间长短相等，便定为“春分”和“秋分”。在商朝时只有四个节气，到了周朝时发展到了八个，到秦汉年间，二十四节气已完全确立。公元前104年，《太初历》中明确了二十四节气在历法中的位置。 3.二十四节气的划分 二十四节气是根据地球在黄道（即地球绕太阳公转的轨道）上的位置来划分的，视地球从春分点（黄经0°，9此刻太阳直射赤道）出发，每前进15°为一个节气；运行一周回到春分点为一回归年，合360°0因此，一年分为24个节气。二十四节气的名称分别是：立春、雨水、惊蛰、春分、清明、谷雨、立夏、小满、芒种、夏至、小暑、大暑、立秋、处暑、白露、秋分、寒露、霜降、立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒。 【名师讲解】助记——二十四节气：春雨惊春清谷天：分别指立春、雨水、惊蛰、春分、清明、谷雨。夏满芒夏暑相连：分别指立夏、小满、芒种、夏至、小暑、大暑。秋处露秋寒霜降：分别指立秋、处暑、白露、秋分、寒露、霜降。冬雪雪冬小大寒：分别指立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒。 拓展——二十四节气的命名反映了季节、气候现象、气候变化等。因此二十四节气又可以划分为如下几类：（1）表示寒来暑往变化的有：立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬、冬至八个节气。（2）象征温度变化的有：小暑、大暑、处暑、小寒、大寒五个节气。（3）反映降水量的有：雨水、谷雨、白露、寒露、霜降、小雪、大雪七个节气。（4）反应物候现象或农事活动的有：惊蛰、清明、小满、芒种四个节气。 4.二十四节气的日期 节气的日期在阳历中是相对固定的，如立春总是在阳历的2月3日至5日之间。如下表所示： 二十四节气对应阳历时间表 春季 立春 雨水 惊蛰 春分 清明 谷雨 2月4日或5日 2月19日或20日 3月5日或6日 3月20日或21日 4月4日或5日 4月20日或21日 夏季 立夏 小满 芒种 夏至 小暑 大暑 5月5日或6日 5月21日或22日 6月5日或6日 6月21日或22日 7月7日或8日 7月23日或24日 秋季 立秋 处暑 白露 秋分 寒露 霜降 8月7日或8日 8月23日或24日 9月7日或8日 9月23日或24日 10月8日或9 10月23日或24日 冬季 立冬 小雪 大雪 冬至 小寒 大寒 11月7日或8日 11月22日或23日 12月7日或8日 12月21日或22 1月5日或6日 1月20日或21日 5.二十四节气的意义 二十四节气不仅在农业生产方面起着指导作用，同时还影响着人们的衣食住行，甚至是文化观念，是我国古代劳动人民长期经验的积累和智慧的结晶。 【例8】2023年4月20日，神舟十五号航天员乘组与上海合作组织国家青少年进行了“天宫对话”。下图示意地球公转和二十四节气图。此次“天宫对话”时，地球运行最接近的节气是（ ） A.立春 B.谷雨 C.处暑 D.霜降 ◆知识点1 正午太阳高度变化 1.[2023浙江丽水调研]下图是杭州某小区内两幢南北分列的高层公寓，前面的A楼往往把后面的Ｂ楼部分楼层的正午阳光遮挡住。下列日子中，若天气晴朗，B楼的楼层被遮挡阳光最多的一天是（ ） A.春分日 B.夏至日 C.秋分日 D.冬至日 2.国庆节前后，我国大部分地区正午太阳高度的变化情况是（ ） A.最大 B.最小 C.由大变小 D.由小变大 ◆知识点2 昼夜长短变化 3.下图是太阳系部分天体的运动模式图，地球上昼夜长短变化主要与图中的哪一运动有关（ ） A.A运动 B.B运动 C.C运动 D.D运动 4.下列四幅地球自转的俯视图中(虚线表示南极圈或北极圈，斜线部分表示夜半球，箭头表示地球自转方向)，表示太阳直射南回归线的是（ ） ◆知识点3 二十四节气与地球运动 5.[2024浙江杭州调研，中]九九歌是中国传统农民歌谣。数九寒天，就是从冬至算起，每九天算一“九”，一直数到“九九”。我国某区域的“九九歌”为：一九二九，不出手；三九四九，冰上走(指河流结冰)；五九六九，沿河看柳；七九河开，八九雁来；九九加一九，耕牛遍地走。下图为我国二十四节气分布图，我国二十四节气中处于该区域河开时的是（ ） A.大寒 B.雨水 C.春分 D.谷雨 6.“二十四节气”是我国劳动人民智慧的结晶，已正式列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产代表作名录。“二十四节气歌”对应的节气中，杭州市全为昼长夜短的一组是（　　） A.春雨惊春清谷天 B.夏满芒夏暑相连 C.秋处露秋寒霜降 D.冬雪雪冬小大寒 1.[2023浙江宁波期末]宁波市某校于十月中旬开展课外实践活动，图甲是学生正在测量正午时标杆的影长变化，图乙是地球的公转运动示意图，下列说法正确的是（ ） A.地球公转的方向是自东向西 B.开展活动时，地球正运行到图乙中④的位置 C.地球公转的周期是24小时 D.这天以后，正午时的标杆影长将会逐日变短 2.如图所示，当太阳直射点位于C点，这一天（ ） A.南极圈出现极昼 B.全球昼夜等分 C.南半球昼长夜短 D.绍兴正午太阳高度角达一年中的最大值 3.下图是地球公转示意图，对此说法不正确的是（ ） A.当地球位于位置E时，浙江省处在夏季 B.当地球位于位置E时，杭州的正午太阳高度角大于天津 C.对于北半球来说，当地球公转所处的位置由C到D移动时，昼变长，夜变短，且夜始终长于昼 D.对于南半球来说，当地球公转所处的位置由A到B移动时，昼变短，夜变长，且夜始终长于昼 4.为了研究影子长度与哪些因素有关，某科学兴趣小组的同学做了如下图所示的实验：在水平地面上竖直固定一根长杆，长杆上装有一个可以上下移动的点光源A，再在地面上竖立一根短木条(短木条始终低于点光源A)。保持短木条的长度和位置不变，该同学将点光源A从图示位置逐渐向上移动，测得数据如下表。 点光源的高度h/cm 20 30 40 50 60 影子长度l/cm 30 15 10 7.5 6 (1)该科学兴趣小组同学做此实验，想要验证的假设是______________________________. (2)分析上述实验数据还可得出：在点光源逐渐上移的过程中，若点光源高度的增加量相同，则影子长度l的变化量__________ (填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)图中s可表示点光源到短木条放置处的水平距离，如果要研究影子长度l与点光源到短木条的距离s的关系，写出操作方法：_____________________________________________________ ________________________________________。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第4章 多种多样的运动 第2节 地球的转动 课时2 太阳高度 昼夜长短变化 二十四节气 ◆网络构建 ◆课本导学 一、正午太阳高度变化 二、昼夜长短变化 三、二十四节气与地球运动 ◆基础训练 知识点1 正午太阳高度变化 知识点2 昼夜长短变化 知识点3 二十四节气与地球运动 ◆强化训练 一、正午太阳高度变化 1.太阳高度角 太阳高度角指太阳光线与地面的夹角，简称太阳高度。 2.太阳高度的特点 同一地点一天内太阳高度是不断变化的。日出日落时角度都为0，当太阳位于正南或正北方向时，太阳高度最大。 3.正午太阳高度 在一日内，当太阳位于正南或正北方向时，太阳光线和地面夹角最大，称为正午太阳高度。 （1）在同一时间，正午太阳高度随纬度不同而不同。 （2）在同一地点，正午太阳高度的大小，随季节变化而发生有规律的变化。 4.太阳直射点 （1）概念：有的地方正午会受到太阳光垂直照射，简称直射。地表接受太阳垂直照射的点叫做太阳直射点。 （2）太阳直射点的变化规律太阳直射点的移动：一年中，太阳直射点在南、北回归线之间往返移动。即太阳直射点最北只能到达北回归线，最南只能到达南回归线。如下图所示（以北半球为例）。 时间 节气 太阳直射点位置 在图中的位置 3月21日前后 春分 赤道 A 6月22日前后 夏至 北回归线 B 9月23日前后 秋分 赤道 C 12月22日前后 冬至 南回归线 D 5.太阳的运动轨迹 太阳在不同季节的运动轨迹并不相同。例如，在北回归线上观察，春分、秋分时太阳由正东方升起，正西方落下（太阳直射赤道）；夏至时（太阳直射北回归线），太阳由东偏北方向升起，西偏北方向落下（白天长，接受的太阳辐射多）；冬至时，太阳由东偏南方向升起，西偏南方向落下（白天短，接受的太阳辐射少）。如图所示。 6.正午太阳高度的纬度分布规律 太阳高度与太阳直射点的位置有关，太阳直射点上是太阳高度最大的地方。正午太阳高度是随着太阳直射点的移动而变化的。 （1）在北半球夏至日，太阳直射北回归线，正午太阳高度由北纬23.5°向南北两侧递减。 （2）在北半球冬至日，太阳直射南回归线，正午太阳高度由南纬23.5°向南北两侧递减。 （3）在春分日、秋分日，正午太阳高度由赤道向南北两侧递减。 【名师讲解】一年中只有一次太阳直射的地方：南回归线和北回归线。 一年中有两次太阳直射的地方：南回归线和北回归线之间。 一年中无太阳直射的地方：南回归线以南和北回归线以北的区域。 7.正午太阳高度的季节变化规律 地球上中、高纬度地区的正午太阳高度，夏季较大，冬季较小。北半球中、高纬度地区的正午太阳高度，夏至日最大，冬至日最小。如北纬30°地区的正午太阳高度，夏至日约为83.5°，冬至日约为36.5°。南纬30°地区的正午太阳高度，夏至日约为36.5°，冬至日约为83.5°。 【例1】[湖州中考]太阳是太阳系中最大的天体，是地球表层所需能量的主要来源。图中①②③代表二分（春分、秋分）二至（夏至、冬至）日经过湖州某中学旗杆顶端的正午太阳光线。其中①是北半球__________日的正午太阳光线。 答案：夏至 解析：根据图中正午太阳高度的大小进行判断。三束光线中①的正午太阳高度最大，应该是北半球夏至日的正午太阳光线，③的正午太阳高度最小，应该是北半球冬至日的正午太阳光线。 【例2】在杭州西湖，从1月1日到12月31日，其正午太阳高度的变化规律是（ ） A.先变大，再变小 B.先变小，再变大 C.先变大，后变小，再变大 D.先变小，后变大，再变小 答案：C 解析：从1月1日到6月22日（夏至日前后），太阳直射点一直向北移动，此时间段杭州西湖正午太阳高度变大；从6月22日到12月22日（冬至日前后），太阳直射点一直向南移动，此时间段杭州西湖正午太阳高度变小；从12月22日到12月31日，太阳直射点向北移动，此时间段杭州西湖正午太阳高度又变大，故在杭州西湖，从1月1日到12月31日，其正午太阳高度的变化规律是先变大，后变小，再变大。 8.杆影的变化 杆影的长度与太阳高度有关，太阳高度越大，影子越短；太阳高度越小，影子越长。 （1）一天中杆影的长度和方向的变化（与地球的自转运动有关） 同一地点的杆影的长度在一天中的变化：一天中的正午，杆影朝着正北或正南方向时，杆影最短，此时太阳位于该地的正南或正北方向，太阳光和地面的夹角最大（即太阳高度最大）。 （2）一年中正午杆影的长度和方向的变化 同一地点的杆影长度年变化 同一时间不同纬度杆影变化 北半球中、高纬度，夏季正午的杆影要比冬季正午的杆影短 同一天，不同纬度正午杆影的长度不一样。正午太阳高度随着太阳直射点向南、北两侧递减，杆影也随之越来越长 【名师讲解】杆影的长度在一天中发生变化是由于地球倾斜着身子自转使太阳直射点发生变化；而同一地点的正午杆影长度在一年中的不同季节发生变化是地球的公转使太阳直射点发生移动所致。 探究实践——模拟实验：在科学探究中，模仿实验对象制作替代物，利用替代物进行实验，或模仿实验的某些条件进行实验，叫作模拟实验。例如，探索太阳运动轨迹的活动就是一种模拟实验。 ◆教材<探索活动>8.若探索活动中的三张杆影记录图分别代表杭州市春分日、夏至日及冬至日的杆影记录，你如何判断哪一张是春分日、夏至日或冬至日？一年有春夏秋冬四个季节，为何本活动中仅提供3张杆影记录图？（见课本第152页） 8.根据图中标注的时间，或者太阳的轨迹高度进行判断，中间的太阳轨迹（从6时开始的）代表春分（春分时，6时日出），太阳的轨迹高度最高的代表夏至（这一天太阳照射时间长），太阳的轨迹高度最低的代表冬至（这一天太阳照射时间短）。春季与秋季的太阳轨迹几乎是一样的，因此虽然一年有春、夏、秋、冬四个季节，本活动中仅提供3张杆影记录图。 【例3】结合所学知识及生活经验，回答（1）—（2）题。 （1）一年中正午12时，天安门广场旗杆的影子最长时出现在（ ） A.春分日 B.夏至日 C.秋分日 D.冬至日 （2）下列叙述中，正确的是（ ） A.6月22日前后，北半球正午太阳高度最小，白昼时间最短 B.6月22日前后，南半球正午太阳高度最大，白昼时间最长 C.北半球一般把3、4、5三个月划为夏季 D.3月21日前后，太阳直射赤道，全球各地昼夜平分 答案：（1）D （2）D 200 解析：（1）冬至日是北半球一年中正午太阳高度最小的时候，也是北半球地表物体正午影长最长的时候。（2）6月22日前后，为北半球夏至日，此时北回归线及其以北地区正午太阳高度最大，北半球各地白昼时间最长；北半球的夏季是6、7、8三个月；3月21日前后，太阳直射赤道，全球各地昼夜平分。 【例4】由于地球的自转和公转运动，地球表面产生了很多奇妙的现象。某同学发现，在阳光的照射下，杆影长度会随时间的变化而发生变化。于是他设计了一个实验（如下图所示）。图1示意一天中杆影长度随时间的变化，图2示意不同季节正午杆影长度的变化。据此回答下列问题。 （1）一天中，杆影长度发生变化的原因是____________________。 （2）一年中，正午杆影长度发生变化的原因是______________________________。 （3）从图1中可以看出，该同学所在的地方正午的杆影朝向__________方。因此，他处于__________半球。 （4）据图1可推知，一天中，正午的杆影长度最__________，太阳高度最__________。 （5）据图2，将此知识运用到建筑学上，要使北半球居民楼底层住户的窗台全年正午都有阳光照射，则两幢居民楼之间的距离应依据__________日的正午楼影来计算。 答案：（1）地球自转 （2）地球绕太阳公转，太阳直射点发生改变 （3）北 北 （4）短 大 （5）冬至 解析：（1）一天中，杆影长度发生变化的原因是地球自转，地球自转使得太阳光与立杆处的照射角度发生变化。 （2）一年中，正午杆影长度发生变化的原因是地球绕太阳公转，而公转轨道与地球自转轨道有一个夹角，该夹角使得一年之中太阳光与立杆处的照射角度发生变化。 （3）从图1可推知，该同学所在的地方正午的杆影朝向北方。因此，他处于北半球。 （4）从图1可推知，一天中，正午的杆影长度最短，太阳高度最大。 （5）读图2并结合所学知识可知，冬至日这一天太阳直射南回归线，北半球楼影长度在一年中最长。 【名师讲解】探究实践——结合生活现象，探讨产生原因：通过观察不同季节楼房影子长短的变化，说明不同季节正午太阳高度的不同，进而理解影响正午太阳高度的因素。 二、昼夜长短变化 1.昼夜长短的变化 一年中白天和夜晚的时间长度有规律变化的现象。 2.昼夜长短变化的原因 地球公转导致太阳直射点的移动，使得南北半球冬夏两季昼夜长短不一。 【名师讲解】当某地所在纬度的纬线处于昼半球的部分比处于夜半球的部分长时，该地昼长于夜，反之，则夜长于昼。如下图中A地昼长夜短，B地昼夜等长，C地昼短夜长。 3.昼夜长短变化的规律 （1）空间变化——在同一时间，昼夜长短随纬度的变化而变化（同时不同地）。 地球自转的中心与公转的中心不重合，故太阳直射点的不同导致在同一时间内，全球各地昼夜长短随纬度的不同而不同。 ①当太阳直射点位于北半球时（3月21日前后至9月23日前后），北半球各地昼长于夜，且越接近北极，昼与夜的时间长度差值越大。其中夏至日昼长达到一年中最大值，北极圈（66.5°N）及其以北地区出现极昼现象。 ②当太阳直射点位于南半球时（9月23日前后至次年3月21日前后），北半球各地昼短夜长。其中冬至日昼长达到一年中最小值，且北极圈及其以北地区出现极夜现象。南半球与之恰好相反。 ③春分日与秋分日太阳直射点位于赤道上，此时全球各地昼夜等长。 （2）时间变化——在同一地点，昼夜长短随季节的变化而变化（同地不同时）。 节气 太阳直射点的位置 昼夜长短状况 北半球 南半球 极地地区 夏至 北回归线 昼最长，夜最短 昼最短，夜最长 北极圈及其以北为极昼，南极圈及其以南为极夜 冬至 南回归线 昼最短，夜最长 昼最长，夜最短 北极圈及其以北为极夜，南极圈及其以南为极昼 春分、秋分 赤道 昼夜等长 昼夜等长 昼夜等长 ◆教材<探索活动>4.根据地球公转运动的规律，转动透明薄膜，依次将太阳光直射位置对准北回归线、赤道、南回归线、赤道、北回归线，逐一观察昼半球和夜半球所在部分的纬线长短情况。 5.北半球什么时候昼长于夜，什么时候夜长于昼？哪一天昼最长，哪一天夜最长？什么时候昼夜平分？南半球和赤道上昼夜长短变化情况又怎样？（见课本第154页） 4.太阳光直射点对准北回归线时，北半球昼半球比夜半球所在部分的纬线长，南半球昼半球比夜半球所在部分的纬线短；太阳光直射点对准赤道时，全球昼半球与夜半球所在部分的纬线等长；太阳光直射点对准南回归线时，北半球夜半球比昼半球所在部分的纬线长，南半球夜半球比昼半球所在部分的纬线短。 5.北半球在春分日（3月21日前后）到秋分日（9月23日前后）之间昼长于夜，北半球在秋分日（9月23日前后）到次年春分日（3月21日前后）之间夜长于昼。在夏至日（6月22日前后）昼最长，在冬至日（12月22日前后）夜最长。在春分日（3月21日前后）和秋分日（9月23日前后）昼夜平分。南半球在秋分日（9月23日前后）到第二年春分日（3月21日前后）之间昼长于夜，在春分日（3月21日前后）到秋分日（9月23日前后）之间夜长于昼，在春分日（3月21日前后）和秋分日（9月23日前后）昼夜平分。赤道终年昼夜平分。 【例5】读图，回答下列问题。 （1）图1是以地球__________极点为中心的投影图，判断理由是____________________。 （2）A、B、C、D四地中，A地的时刻是__________，B地的时刻是__________。 （3）6个小时以后，A、C两地中处于黑夜的是_______________。 （4）图2所示的日期是此时甲地昼夜长短情况是________________。 答案：（1）北 自转方向是逆时针方向 （2）6点 12点 （3）C地 （4）6月22日前后 昼长夜短 解析：（1）地球自转的方向是自西向东，从北极上空看呈逆时针方向旋转，从南极上空看呈顺时针方向旋转，结合图示可知，图1是以地球北极点为中心的投影图。 （2）读图可知，图1昼夜平分，日出6点，地球的自转方向是自西向东，图中Ａ地将进入白天，说明此时为6点，B地受太阳直射，此时为12点。 （3）6小时后，根据运动方向可知，A地进入白天，Ｃ地进入黑夜。 （4）读图2可知，此时北极圈及其以北地区出现极昼现象，为夏至日，时间为6月22日前后，此时甲地昼长夜短。 4.极昼和极夜 （1）有些地方有时太阳会整日不落，这种现象称为极昼现象；有时太阳会整日不出，这种现象称为极夜现象。 （2）只有在南北极圈及其以内（66.5°N及其以北地区，66.5°S其以南地区。）才会出现极昼和极夜现象。 【名师讲解】学习昼夜变化规律时，可以通过两个步骤来理解。首先，地点固定，研究当地一年中的昼夜变化规律；然后，时间固定，研究这一天全球昼夜分布情况。 ◆教材<思考与讨论>我国科学家去南极考察一般选在什么季节比较好？说一说你选择的理由。（见课本第155页） 我国科学家去南极考察一般选在北半球的冬季比较好。此时为南半球的夏季,太阳直射南半球,南极地区昼长于夜,且许多地方有极昼现象,有利于科学家进行科学考察活动。 【例6】读地球公转示意图，回答下列问题。 （1）在图中用箭头标出地球公转方向。 （2）当地球公转到Ｂ位置时，正值北半球的__________ （填节气），此时太阳直射__________ （填重要纬线名称）。 （3）当地球公转到C位置时，南极圈及其以南地区出现__________现象，杭州市的昼夜长短情况是__________。 （4）当地球公转到A位置时，为每年的__________ （填日期）。 答案：（1）如下图所示。 （2）春分 赤道 （3）极夜 昼长夜短 （4）12月22日前后 解析（1）地球公转的方向是自西向东，在图中标注即可。 （2）从图中可以看出，当地球公转到B位置时，太阳直射赤道，为北半球的春分。 （3）当地球公转到Ｃ位置时，太阳直射北回归线，为北半球的夏至日，此时南极圈及其以南地区出现极夜现象，北半球的杭州市昼长夜短。 （4）从图中可以看出，当地球公转到A位置时，太阳直射南回归线，为北半球的冬至日，时间为12月22日前后。 【例7】读地球公转示意图，回答下列问题。 （1）地球在自转的同时还围绕__________不停地公转，公转一周所用的时间是__________，公转的方向是__________ （2）当地球运行到公转轨道上的②处时，太阳光直射在__________（填“北回归线”“南回归线”或“赤道”）上，北半球正处于__________（填节气），此时被太阳直射的地区，其正午太阳高度最__________（填“大”或“小”），正午物体影子长度最__________（填“长”或“短”），此时南极圈内出现__________现象。 （3）11月28日，地球位于公转轨道上的__________（填数码）之间，北半球各地的白昼时间比黑夜时间__________（填“长”或“短”），太阳直射点位于__________（填“南半球”“北半球”或“赤道”）。 答案：（1）太阳 一年 自西向东 （2）北回归线 夏至 大 短 极夜 （3）③④ 短 南半球 解析：（1）地球在自转的同时还围绕太阳不停地公转，公转一周所用的时间是一年，公转的方向是自西向东。 （2）当地球运行到公转轨道上的②处时，太阳光直射在北回归线上，日期是6月22日前后，北半球正处于夏至，此时被太阳直射的地区，其正午太阳高度最大，正午物体影子长度最短，此时北极圈内有极昼现象，南极圈内出现极夜现象。 （3）11月28日位于③秋分日（9月23日前后）和④冬至日（12月22日前后）之间，北半球各地的白昼时间比黑夜时间短，太阳直射点位于南半球。 三、二十四节气与地球运动 1.人类非物质文化遗产——二十四节气 2016年，中国申报的“二十四节气——中国人通过观察太阳周年运动而形成的时间知识体系及其实践”被正式列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产代表作名录。 2.二十四节气的形成与划分 我国古代，人们利用圭（guī）表、日晷（guǐ）实测日影长度，将每年正午日影最长的一天定为冬至，日影最短的一天定为夏至。在春、秋两季各有一天的昼夜时间长短相等，便定为“春分”和“秋分”。在商朝时只有四个节气，到了周朝时发展到了八个，到秦汉年间，二十四节气已完全确立。公元前104年，《太初历》中明确了二十四节气在历法中的位置。 3.二十四节气的划分 二十四节气是根据地球在黄道（即地球绕太阳公转的轨道）上的位置来划分的，视地球从春分点（黄经0°，9此刻太阳直射赤道）出发，每前进15°为一个节气；运行一周回到春分点为一回归年，合360°0因此，一年分为24个节气。二十四节气的名称分别是：立春、雨水、惊蛰、春分、清明、谷雨、立夏、小满、芒种、夏至、小暑、大暑、立秋、处暑、白露、秋分、寒露、霜降、立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒。 【名师讲解】助记——二十四节气：春雨惊春清谷天：分别指立春、雨水、惊蛰、春分、清明、谷雨。夏满芒夏暑相连：分别指立夏、小满、芒种、夏至、小暑、大暑。秋处露秋寒霜降：分别指立秋、处暑、白露、秋分、寒露、霜降。冬雪雪冬小大寒：分别指立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒。 拓展——二十四节气的命名反映了季节、气候现象、气候变化等。因此二十四节气又可以划分为如下几类：（1）表示寒来暑往变化的有：立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬、冬至八个节气。（2）象征温度变化的有：小暑、大暑、处暑、小寒、大寒五个节气。（3）反映降水量的有：雨水、谷雨、白露、寒露、霜降、小雪、大雪七个节气。（4）反应物候现象或农事活动的有：惊蛰、清明、小满、芒种四个节气。 4.二十四节气的日期 节气的日期在阳历中是相对固定的，如立春总是在阳历的2月3日至5日之间。如下表所示： 二十四节气对应阳历时间表 春季 立春 雨水 惊蛰 春分 清明 谷雨 2月4日或5日 2月19日或20日 3月5日或6日 3月20日或21日 4月4日或5日 4月20日或21日 夏季 立夏 小满 芒种 夏至 小暑 大暑 5月5日或6日 5月21日或22日 6月5日或6日 6月21日或22日 7月7日或8日 7月23日或24日 秋季 立秋 处暑 白露 秋分 寒露 霜降 8月7日或8日 8月23日或24日 9月7日或8日 9月23日或24日 10月8日或9 10月23日或24日 冬季 立冬 小雪 大雪 冬至 小寒 大寒 11月7日或8日 11月22日或23日 12月7日或8日 12月21日或22 1月5日或6日 1月20日或21日 5.二十四节气的意义 二十四节气不仅在农业生产方面起着指导作用，同时还影响着人们的衣食住行，甚至是文化观念，是我国古代劳动人民长期经验的积累和智慧的结晶。 【例8】2023年4月20日，神舟十五号航天员乘组与上海合作组织国家青少年进行了“天宫对话”。下图示意地球公转和二十四节气图。此次“天宫对话”时，地球运行最接近的节气是（ ） A.立春 B.谷雨 C.处暑 D.霜降 答案：B 解析：4月20日位于春分（3月21日前后）与夏至（6月22日前后）之间，且相邻两个节气间隔大约15天，因此4月20日与春分相差大约2个节气，结合示意图可知，春分过后的第2个节气是谷雨。 ◆知识点1 正午太阳高度变化 1.[2023浙江丽水调研]下图是杭州某小区内两幢南北分列的高层公寓，前面的A楼往往把后面的Ｂ楼部分楼层的正午阳光遮挡住。下列日子中，若天气晴朗，B楼的楼层被遮挡阳光最多的一天是（ ） A.春分日 B.夏至日 C.秋分日 D.冬至日 【答案】D【解析】北半球的冬至日，太阳直射南回归线，此时北半球正午太阳高度角最小，杭州位于北半球，此时是B楼的楼层被A楼遮挡阳光最多的一天，故D符合题意。 2.国庆节前后，我国大部分地区正午太阳高度的变化情况是（ ） A.最大 B.最小 C.由大变小 D.由小变大 【答案】C【解析】我国国庆节是10月1日，在秋分日(9月23日前后)之后，此时太阳直射点在南半球，并继续向南移动，由于我国位于北半球，因此正午太阳高度由大变小，故C正确。 ◆知识点2 昼夜长短变化 3.下图是太阳系部分天体的运动模式图，地球上昼夜长短变化主要与图中的哪一运动有关（ ） A.A运动 B.B运动 C.C运动 D.D运动 【答案】C【解析】地球上昼夜长短变化是地球公转造成的，地球不断绕着太阳运行的运动是公转运动。由题图可知，图中C运动表示地球公转。故选C。 4.下列四幅地球自转的俯视图中(虚线表示南极圈或北极圈，斜线部分表示夜半球，箭头表示地球自转方向)，表示太阳直射南回归线的是（ ） 【答案】D【解析】从北极点上空来看地球呈逆时针方向转动，从南极点上空来看地球呈顺时针方向转动；当太阳直射点在南回归线上时，北极圈及其以北地区出现极夜，南极圈及其以南地区出现极昼。故选D。 ◆知识点3 二十四节气与地球运动 5.[2024浙江杭州调研，中]九九歌是中国传统农民歌谣。数九寒天，就是从冬至算起，每九天算一“九”，一直数到“九九”。我国某区域的“九九歌”为：一九二九，不出手；三九四九，冰上走(指河流结冰)；五九六九，沿河看柳；七九河开，八九雁来；九九加一九，耕牛遍地走。下图为我国二十四节气分布图，我国二十四节气中处于该区域河开时的是（ ） A.大寒 B.雨水 C.春分 D.谷雨 【答案】B【解析】据题干中信息可得，数九寒天，就是从冬至(12月22日前后)算起，每九天算“九”。“七九河开”，也就是说该区域在冬至过后63天之后河开，图中两个相邻节气之间相差15天左右，可知河开时正值雨水。故选B。 6.“二十四节气”是我国劳动人民智慧的结晶，已正式列入联合国教科文组织人类非物质文化遗产代表作名录。“二十四节气歌”对应的节气中，杭州市全为昼长夜短的一组是（　　） A.春雨惊春清谷天 B.夏满芒夏暑相连 C.秋处露秋寒霜降 D.冬雪雪冬小大寒 【答案】B【解析】杭州市全为昼长夜短的为夏至日，对应夏满芒夏暑相连。 1.[2023浙江宁波期末]宁波市某校于十月中旬开展课外实践活动，图甲是学生正在测量正午时标杆的影长变化，图乙是地球的公转运动示意图，下列说法正确的是（ ） A.地球公转的方向是自东向西 B.开展活动时，地球正运行到图乙中④的位置 C.地球公转的周期是24小时 D.这天以后，正午时的标杆影长将会逐日变短 【答案】B【解析】A.地球绕着太阳公转，公转方向是自西向东，A错误；B.开展活动时为十月中旬，位于北半球秋分日到冬至日之间，对应图中的④位置，B正确；C.地球公转的周期是一年，C错误；D.此时为十月中旬，太阳直射点位于南半球，且向南移动，该日到北半球冬至日，位于北半球的浙江宁波正午时的标杆影长将会逐日变长，D错误。 2.如图所示，当太阳直射点位于C点，这一天（ ） A.南极圈出现极昼 B.全球昼夜等分 C.南半球昼长夜短 D.绍兴正午太阳高度角达一年中的最大值 【答案】B【解析】太阳直射点位于赤道时，全球昼夜等分。 3.下图是地球公转示意图，对此说法不正确的是（ ） A.当地球位于位置E时，浙江省处在夏季 B.当地球位于位置E时，杭州的正午太阳高度角大于天津 C.对于北半球来说，当地球公转所处的位置由C到D移动时，昼变长，夜变短，且夜始终长于昼 D.对于南半球来说，当地球公转所处的位置由A到B移动时，昼变短，夜变长，且夜始终长于昼 【答案】C【解析】结合所学知识可知，地球运动到B点时是6月22日前后，地球运动到E点时，浙江省处在夏季；杭州和天津都位于北回归线以北，杭州位于天津以南，纬度比天津低，杭州的正午太阳高度角大于天津；对于北半球来说，当地球公转所处的位置由C(9月23日前后)到D(12月22日前后)移动时，昼变短，夜变长，且夜始终长于昼；对于南半球来说，当地球公转所处的位置由A(3月21前后)到B(6月22日前后)移动时，昼变短，夜变长，且夜始终长于昼。 4.为了研究影子长度与哪些因素有关，某科学兴趣小组的同学做了如下图所示的实验：在水平地面上竖直固定一根长杆，长杆上装有一个可以上下移动的点光源A，再在地面上竖立一根短木条(短木条始终低于点光源A)。保持短木条的长度和位置不变，该同学将点光源A从图示位置逐渐向上移动，测得数据如下表。 点光源的高度h/cm 20 30 40 50 60 影子长度l/cm 30 15 10 7.5 6 (1)该科学兴趣小组同学做此实验，想要验证的假设是______________________________. (2)分析上述实验数据还可得出：在点光源逐渐上移的过程中，若点光源高度的增加量相同，则影子长度l的变化量__________ (填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)图中s可表示点光源到短木条放置处的水平距离，如果要研究影子长度l与点光源到短木条的距离s的关系，写出操作方法：_____________________________________________________ ________________________________________。 【答案】(1)影子的长度与点光源的高度有关 (2)减小 (3)保持点光源位置和短木条长度不变，将短木条沿水平方向向左(或向右)移动 【解析】(1)保持短木条的长度和位置不变，该同学将点光源A从图示位置逐渐向上移动，即控制物体高度与物体到光源的水平距离不变，改变点光源的高度，因此该实验验证的是影子长度与点光源的高度有关。 (2)点光源每升高10cm后的影子长度的变化量分别为15cm、5cm、2.5cm、1.5cm，所以在点光源逐渐上移的过程中，点光源高度的增加量相同，则影子长度l的变化量减小。 (3)要研究影子长度l与点光源到短木条的距离s的关系，根据控制变量法知，应当保持短木条的长度和点光源的高度不变，改变短木条的位置。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！4 学科网（北京）股份有限公司 $$