内容正文:
第二节 地球的公转
课程标准
素养目标
新知索骥
结合实例,说明地球公转的地理意义。
1.综合思维:运用正午太阳高度和昼夜长短的变化规律,解释生活中相关的地理现象。
2.地理实践力:通过实验活动,探究正午太阳高度与物体影长的变化规律。
对应学生用书P9
一、地球公转
1.轨道
地球绕太阳运行叫公转,其路径叫__公转轨道__。
2.特点
(1)公转轨道:近似正圆的__椭圆__,太阳位于其中一个焦点上。
(2)方向:__自西向东__,与地球自转方向相同。
(3)周期:为1恒星年,约为__365日6时9分10秒__。
(4)速度
位置
公转位置
时间
公转速度
A点
近日点
1月初
__较快__
B点
远日点
__7__月初
__较慢__
由于地球绕日公转的速度随日地距离不同而略有变化,日地距离越近,地球公转的速度越快;日地距离越远,地球公转的速度越慢。
二、黄赤交角及其影响
1.形成:__赤道__面与黄道面的夹角。
2.大小:约为__23.5°__。
3.影响
(1)引起太阳直射点在__南、北回归线__之间往返运动,称为太阳直射点的回归运动。
(2)太阳直射点的移动规律
①移动轨迹
②周期:__一个回归年__,即365日5时48分46秒。
1.回归年是太阳直射点回归运动的周期,不是地球公转的真正周期。
2.近、远日点的位置不等同于冬至日、夏至日的位置。
三、地球公转的地理意义
1.正午太阳高度的变化
(1)概念
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:一天中太阳高度__最大值__出现在正午。
(2)变化原因:黄赤交角的存在,__太阳直射点__的南北移动。
(3)变化规律
①正午太阳高度纬度分布
同一时刻,正午太阳高度,从__太阳直射点__所在的纬度向南、北两侧递减。
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
②正午太阳高度季节变化
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
__南半球各纬度__
冬至日
__南回归线及其以南各纬度__
北半球各纬度
二分日
赤道
极点
2.昼夜长短的变化
(1)特点:一个地方的昼夜长短,与它所在纬线昼弧与夜弧的长度有关。
①昼长夜短:昼弧长于夜弧。
②昼短夜长:昼弧__短于__夜弧。
③昼夜等长:昼弧等于夜弧。
(2)规律
①赤道上:终年昼夜__等长__。
②春分日和秋分日:全球昼夜等长。
③北半球
时间
昼夜长短
分布规律
特殊日期
夏半年(__春分日至秋分日__)
昼长夜短
纬度越高,昼越长,北极附近出现__极昼__现象
夏至日,北半球各纬度昼长达一年中__最大值__,__极昼__范围达最大
冬半年(秋分日至次年春分日)
昼短夜长
纬度越高,昼越短,北极附近出现__极夜__现象
冬至日,北半球各纬度夜长达一年中__最大值__,__极夜__范围达最大
④南半球的情况与北半球相反。
3.四季的更替
(1)表现:四季更替表现为一年中__正午太阳高度__和__昼夜长短__的季节变化。
①夏季:一年中白昼__最长__,正午太阳高度__最大__的季节。
②冬季:一年中白昼__最短__,正午太阳高度__最小__的季节。
③春秋两季:冬夏两季的过渡季节。
(2)典型地区:地球公转使__中纬度__地区形成明显的四季变化。
(3)四季的划分
①北温带:3、4、5月为__春季__,6、7、8月为__夏季__,9、10、11月为__秋季__,12月和次年1、2月为__冬季__。
②南半球与北半球的季节恰好__相反__。
1.太阳入射光线与地平面夹角为90°时,称为太阳直射。某地出现太阳直射时,该地的地方时一定为12时。
2.同一纬线上各地同一天的昼夜长短相等,日出、日落地方时也相同。
3.太阳直射点的纬度越高,地球上各地昼夜相差越大,出现极昼、极夜的范围越大。
4.同一纬线的昼夜长短在一年中有两个日期相同,且这两个日期近似关于二至日对称。
对应学生用书P11
1.判断正误。
(1)地球位于近日点时,北半球是夏季;地球位于远日点时,北半球是冬季。( × )
(2)10月1日之后太阳直射点位于南半球并向南移动。( √ )
(3)同一日期,地球上正午太阳高度相等的地区都在同一纬线上。( × )
(4)赤道上全年昼夜平分,纬度越高,昼夜长短的变化幅度越小。( × )
2.2019年10月1日,中华人民共和国成立70周年国庆阅兵在首都北京隆重举行。该日下面各城市白昼最长的是( )
A.北京 B.沈阳
C.上海 D.海口
答案:D
读赤道平面与公转轨道面示意图,完成3~4题。
3.图中代表黄赤交角的是( )
A.① B.②
C.③ D.④
4.当太阳直射点位于图中甲点时,北半球的节气应是( )
A.春分 B.夏至
C.秋分 D.冬至
答案:3.A 4.D
5.下列图中,能够正确表示上海地区正午太阳高度年变化状况的是( )
答案:C
下图是四季更替成因示意图。读图,完成6~7题。
6.图中( )
A.甲表示正午太阳高度的季节变化
B.甲表示昼夜长短的季节变化
C.乙可能表示昼夜长短的季节变化
D.乙可能表示太阳直射点的回归运动
7.当乙、丙所示内容达到最大值时为( )
A.春季 B.夏季
C.秋季 D.冬季
答案:6.C 7.B
下图是位于120°E经线上不同纬度的三地夏至日的正午太阳高度。读图,完成8~9题。
8.三地的纬度从高到低的排序是( )
A.①②③ B.①③②
C.③②① D.③①②
9.此日昼长时间从短到长的排序是( )
A.①②③ B.②①③
C.③②① D.③①②
答案:8.A 9.C
城市路灯的照明时间受自然条件影响。下图示意某年北京市二分二至日路灯照明时间。据此完成10~11题。
10.上图四个日期中,对应夏至日的是( )
A.a B.b
C.c D.d
11.造成北京市路灯照明时间季节变化的主要原因是( )
A.天气变化 B.地球自转
C.地球公转 D.太阳运动
答案:10.B 11.C
对应学生用书P12
地球的公转与黄赤交角
[情境探究]
孔子东游,见两小儿辩斗,问其故。一儿曰:“我以日始出时去人近,而日中时远也。”一儿曰:“我以日初出远,而日中时近也。”一儿曰:“日初出大如车盖,及日中则如盘盂,此不为远者小而近者大乎?”一儿曰:“日初出沧沧凉凉,及其日中如探汤,此不为近者热而远者凉乎?”孔子不能决也。两小儿笑曰:“孰为汝多知乎?”
结合材料探究:
(1)你认为太阳什么时候离地球近?
提示:1月初,地球在近日点附近。
(2)春节、元宵、清明、端午、七夕、中秋、重阳是我国七大传统节日,你能说出2024年这些节日期间太阳直射点的位置和移动方向吗?
提示:2024年春节(2月10日)、元宵(2月24日)太阳直射南半球,向北移动;清明(4月4日)太阳直射北半球,向北移动;端午(6月10日)太阳直射北半球,向北移动;七夕(8月10日)太阳直射北半球,向南移动;中秋(9月17日)、重阳(10月11日)太阳直射南半球,向南移动。
(3)如果地球直立绕日公转,太阳直射点会发生什么变化?
提示:如果地球直立绕日公转,则黄道平面与赤道平面重合,黄赤交角为0°,太阳始终直射赤道,太阳直射点不再南北移动。
[归纳提升]
1.地球公转轨道图上二分二至日的判断
在一般的地球公转轨道图中,左右两个被认为是夏至日和冬至日这两天;上下两个被认为是春分日和秋分日这两天。因此判断的时候可根据此特点进行判读。
(1)先确定出地球公转方向,如图1(可根据地球自转、南北极指向等来确定地球公转方向)。
(2)过球心做地轴的垂线,即赤道,如图2。
(3)做条直线连接左右两个球心,如图3。
(4)如果直线指向北半球(北回归线),为夏至日,如图3中的A;如果直线指向南半球(南回归线),为冬至日,如图3中的C。
(5)再根据二至日的位置和公转方向,按春、夏、秋、冬的顺序确定D为春分日,B为秋分日。
2.黄赤交角的特点
黄赤交角的特点,可以概括为“一轴、两面、三角度”和“三个基本不变”。其含义如下:
含义
一轴、两面、三角度
一轴
地轴(自转轴,与赤道面垂直)
黄道平面
地球公转的轨道平面
赤道平面
地球自转的平面,与地轴垂直
黄赤交角
黄道平面与赤道平面
的夹角,为23.5°
地轴与黄道
平面夹角
与黄赤交角互余,为66°5
地轴与赤道
平面夹角
90°
三个基
本不变
地轴指向
地球在公转过程中,地轴的空间指向基本不变,北极始终指向北极星附近
黄赤交角
大小
黄赤交角的大小基本不变,目前保持23.5°
运动方向
地球运动的方向不变,总是自西向东
3.黄赤交角的影响
引起太阳直射点在南、北回归线之间的周期性往返运动,其运动周期为365日5时48分46秒,称为一个回归年。太阳直射点的位置和季节移动可用以下面图表来表示:
时间
位置
移动规律
3月21日前后至6月22日前后
北半球
向北移动
6月22日前后至9月23日前后
向南移动
9月23日前后至12月22日前后
南半球
向北移动
12月22日前后至次年3月21日前后
近日点、远日点的判定方法
(1)从日期判断:每年1月初,地球位于近日点附近;每年7月初,地球位于远日点附近。
(2)从公转速度判断:地球在近日点附近时,公转速度(线速度、角速度)较快,反之则较慢。
(3)从地球公转轨道的长轴和短轴判断:近日点和远日点位于长轴两端。距离太阳较近的点为近日点,反之为远日点。
(4)从直射位置判断:连接太阳和地球的中心,观察太阳直射的位置,若直射南回归线附近则位于近日点附近,若直射北回归线附近则位于远日点附近。
(5)从节日角度判断:元旦时接近近日点。
[典例体验]
读太阳直射点移动纬度变化示意图,完成(1)~(2)题。
(1)北半球各地昼长于夜,且昼长逐日递增的区段是( )
A.b→d B.d→e
C.a→b D.c→e
(2)当太阳直射点由b向c移动时,关于地球公转速度叙述正确的是( )
A.越来越快 B.快—慢—快
C.越来越慢 D.慢—快—慢
[解析]第(1)题,b→d,直射点南移,北半球各地昼长递减,A项不符合题意。d→e,直射点在南半球,北半球各地昼短于夜,B项不符合题意。a→b,直射点在北半球,北半球各地昼长于夜,且直射点向北移动,北半球各地昼长逐日递增,C项符合题意。c→e,直射点在南半球,北半球各地昼短于夜,D项不符合题意。第(2)题,当太阳直射点在b时,为夏至日,日期在6月22日前后;当太阳直射点在c时,为秋分日,日期在9月23日前后。这期间的7月初,地球运行至远日点,公转速度最慢,因此由b向c移动时,地球公转速度应该是先由快变慢,后由慢变快。
[答案] (1)C (2)B
正午太阳高度的变化
[情境探究]
材料一 近年来,随着城市建设速度加快,住宅建设用地供应紧张,加之一些城市在对新建住宅楼规划审批环节中存在漏洞,有些开发商违规施工,超规划建设,导致新建住宅楼层数过多、密度过大,影响相邻建筑的通风、采光,使基于“阳光权”引发的纠纷日益增多。我国《物权法》规定:“建造建筑物,不得违反国家有关工程建设标准,妨碍相邻建筑物的通风、采光和日照。”
材料二 济南在二分二至日的正午太阳高度示意图。
结合材料探究:
(1)材料一中影响建筑物采光和日照的主要因素是什么?
提示:正午太阳高度。
(2)材料二中,①②③分别表示哪一日期的正午太阳高度?其中,决定济南楼间距大小的是哪一个?这一天,全球正午太阳高度的变化规律是怎样的?
提示:①表示夏至日,②表示春、秋分日,③表示冬至日。③决定济南楼间距的大小。冬至日,全球正午太阳高度自南回归线向南、北两侧递减。
(3)从材料二看出,济南正午太阳高度的变化有何规律?
提示:济南位于北回归线以北,夏至日正午太阳高度最大,从夏至日到冬至日递减,冬至日最小。
[归纳提升]
1.正午太阳高度的计算
(1)公式:
H=90°-两点纬度差。
(2)含义:
①H:正午太阳高度角。
②两点:指观测点、太阳直射点。
③纬度差:若两点同在北(南)半球,两点纬度差为大数减去小数;若两点分属于南、北不同半球,两点纬度差为两点的纬度之和。
2.正午太阳高度的变化规律
(1)正午太阳高度的纬度变化:同一时刻,正午太阳高度由直射点向南、北两侧递减。(如图所示)
(2)正午太阳高度的季节变化。(如图所示)
3.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。
(2)确定房屋的朝向
在北回归线以北地区,正午太阳位于南方,房屋大多朝南;在南回归线以南地区,正午太阳位于北方,房屋大多朝北。
(3)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为:日出和日落最长,正午最短,且日影方向与太阳光方向相反。
(4)计算楼距
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。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(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=h·cotH。
(5)计算太阳能热水器安装角度
应使太阳能热水器集热面与太阳光线垂直。其倾角和正午太阳高度角的关系为α+h=90°。(如下图所示)
[典例体验]
图甲为北京(约40°N)一住宅小区规划示意图,图乙为专为高层楼房开发的阳台壁挂式太阳能热水器原理图。据此完成(1)~(2)题。
(1)影响图示小区住宅楼呈错位布局的主导因素是( )
A.采光 B.通风
C.地价 D.美观
(2)该壁挂式太阳能热水器要在正午太阳高度最小时取得最好的集热效果,则集热器与阳台外墙的夹角度数约为( )
A.15° B.25°
C.35° D.45°
[解析]第(1)题,高层楼房对阳光遮挡较强,为更好地采光,多采用错位布局的形式。第(2)题,要在正午太阳高度最低时取得最好的集热效果,也就是集热器面板与冬至日正午太阳光线垂直。此时集热器与阳台外墙的夹角应等于冬至日时正午太阳高度角。计算冬至日北京的正午太阳高度即为答案。H=90°-(40°+23.5°)=26.5°,B项最符合。
[答案] (1)A (2)B
昼夜长短的变化规律、计算
[情境探究]
天安门广场国旗的升降时间,是根据北京的日出、日落时间确定的,具体时间是由北京天文台的天文学家专门计算的。早晨,当太阳的上部边缘与天安门广场所见地平线相平时为升旗时间。日期不同,国旗的升降时间也有所差异。遇到阴天、雨天或雪天时,升旗和降旗的时间与前一天相同。
结合材料探究:
(1)北京的日出、日落时间每天不同是什么原因造成的?
提示:日出、日落时间是与昼长直接相关的。由于地球的公转,北京的昼长随季节有规律地变化。
(2)2024年春分日,天安门广场升旗时间是几时几分?(北京经度约为116°E)
提示:春分日北京日出时间约为地方时6点,因升旗时间与日出同步,因此此时北京时间约为6时16分。
(3)我国北方的学校在夏季作息时间调整时,为什么要加午休时间?
提示:夏季,北半球昼长夜短,纬度越高昼越长夜越短,所以北方的学校调整作息时间时要增加午休时间,以保证学生充足的睡眠。
[归纳提升]
1.规律
(1)空间(纬度)规律
①对称规律:同一纬度上各点昼夜长短相同(同线等长);同一天,北半球某纬度的昼长和夜长分别等于南半球同纬度的夜长和昼长。
②递增规律:太阳直射点所在半球昼长夜短,且纬度越高,昼越长;另一半球相反。
③变幅规律:赤道上全年昼夜平分;纬度越高,一年内昼夜长短的变化幅度越大。
④极昼、极夜规律:极昼(极夜)的起始纬度=90°-太阳直射点的纬度。纬度愈高,极昼(极夜)出现的天数愈多。
(2)时间(季节)规律
总结:太阳直射哪个半球,哪个半球昼长夜短;太阳直射点向哪个半球移动,哪个半球昼变长。
2.计算
(1)根据昼夜弧计算
某地的昼长时间=
某地的夜长时间=
(2)根据日出、日落时间计算
昼长=日落时间-日出时间=(正午12时-日出时间)×2=(日落时间-12)×2
太阳的日出方位
(1)二分日:太阳直射赤道,全球各地太阳正东升,正西落(极点除外)。
(2)北半球的夏半年:即从春分日经过夏至日到秋分日,太阳直射点位于北半球,全球各地太阳东北升,西北落,而且纬度越高,太阳升落的方位越偏北(极点和出现极昼的地方除外)。
(3)北半球的冬半年:即从秋分日经过冬至日到次年春分日,太阳直射南半球,全球各地太阳东南升,西南落,纬度越高,太阳升落的方位越偏南(极点和出现极夜的地方除外)。
[典例体验]
雾灵山位于北京与承德交界处,最高点玉皇顶海拔2 116米,素有“京东第一峰”的美称,是观赏日出和日落的理想之地。下表为雾灵山部分日期的日出和日落时刻表。据此完成(1)~(2)题。
日期
日出时刻
日落时刻
①
7:32
17:08
②
6:31
18:15
③
4:45
19:39
④
7:22
16:49
(1)四个日期中,太阳直射点最靠近赤道的是 ( )
A.① B.②
C.③ D.④
(2)一名游客于7月某日去雾灵山旅游,当日的太阳视运动轨迹是 ( )
[解析]第(1)题,当太阳直射赤道时,全球昼夜等分,昼长为12个小时。当太阳直射点最靠近赤道的时候,地球上的昼长应当接近12个小时,因此可以计算四个日期的昼长时间,最接近12个小时的即为太阳直射点最靠近赤道的日期。①昼长为9小时36分钟,②昼长为11小时44分钟,③昼长为14小时54分钟,④昼长为9小时27分钟。第(2)题,雾灵山位于北半球,7月是北半球夏季,北半球日出东北、日落西北,排除C、D。太阳直射北半球,北半球昼长大于12个小时,选B。
[答案] (1)B (2)B
对应学生用书P17
地球仪是地球的模型,下图为地球仪示意图。读图,完成1~3题。
1. 某同学运用地球仪演示地球公转,需要做到( )
①地轴始终指向北极星附近
②地轴倾斜的角度保持23.5°不变
③沿椭圆轨迹顺时针水平移动地球仪
④使“地球”公转的同时还在自转
A.①③ B.①④
C.②③ D.③④
2.甲、乙、丙三地( )
A.全部位于热带
B.丙地自转线速度比甲地略小
C.甲地日出时刻最早
D.乙、丙两地日出时刻总相同
3.甲、乙、丙三地可能相同的地理现象有( )
①昼长时间 ②正午太阳高度 ③自转角速度 ④气候类型 ⑤地转偏向力方向
A.①②③ B.①②④
C.④⑤⑥ D.②④⑥
答案:1.B 2.C 3.A
北京时间2024年4月25日20时59分,搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射,约10分钟后,神舟十八号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道。航天员乘组状态良好,发射取得圆满成功(图1)。计划于10月下旬返回。图2为地球公转轨道示意图。据此完成4~6题。
4.在澳大利亚悉尼(150°E,34°S)留学的小明想观看本次载人飞船发射直播,他打开电视的时间应为当地( )
A.4月25日18时43分
B.4月25日22时43分
C.4月25日18时59分
D.4月25日22时59分
5.神舟十八号载人飞船发射升空时,地球在公转轨道上的位置接近图2中的( )
A.① B.②
C.③ D.④
6.在神舟十八号载人飞船运行期间,太阳直射点移动方向和地球公转速度的描述正确的是( )
A.持续北移 先变慢后变快
B.持续南移 先变快后变慢
C.先北移后南移 先变慢后变快
D.先南移后北移 先变快后变慢
解析:4.D 5.A 6.C 第4题,由题干信息可知,载人飞船发射时间为北京时间4月25日20时59分,北京时间即为120°E的地方时,悉尼的经度为150°E,与120°E相差30°,即时间相差2小时,因此,此时悉尼的地方时为4月25日22时59分。第5题,读图2可知,①为春分日,②为夏至日,③为秋分日,④为冬至日。4月25日,地球位于春分日附近,为图中①附近。第6题,由材料可知,神舟十八号载人飞船运行期间为4月25日至10月下旬,此时间段太阳直射点先北移至北回归线,后南移。飞船运行期间地球经过公转轨道的远日点(7月初),远日点时地球公转速度最慢,故据此可推知,神舟十八号载人飞船运行期间地球公转速度先变慢后变快。
下图为我国北京、广州、武汉、哈尔滨四个城市的季节分配示意图。读图,完成7~8题。
7.图示季节分配自上而下依次为( )
A.北京、广州、武汉、哈尔滨
B.北京、武汉、哈尔滨、广州
C.广州、武汉、哈尔滨、北京
D.广州、北京、哈尔滨、武汉
8.关于季节更替的叙述,错误的是( )
A.低纬度地区季节更替不明显
B.中纬度地区季节更替明显
C.高纬度地区季节更替明显
D.季节更替取决于昼夜长短和正午太阳高度的季节变化
答案:7.D 8.C
立竿测影是古代出现较早的时空观测技术,是指将“槷”(niè,即立竿)垂直立在水平地面,观测竿影方向和长度变化,从而测定方向、时间等。下图为我国某地立竿测影示意图,图中甲、乙、丙、丁表示一年中日出(日落)时竿影的最北(最南)方位。据此完成9~10题。
9. 古代立竿测影可以用来测定( )
①当地正午时间 ②北京时间 ③月球绕地球公转周期 ④太阳直射点回归运动周期
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
10.图中表示冬至日日出时竿影方位的是( )
A.甲 B.乙
C.丙 D.丁
答案:9.D 10.A
读某日正午太阳高度纬度分布图,完成11~12题。
11.图中所示日期最可能是北半球 ( )
A.春分日 B.夏至日
C.秋分日 D.冬至日
12.图示日期,我国正午时 ( )
A.太阳能热水器与地面的夹角最大
B.室内的采光面积达一年中最小值
C.太阳位于当地天空中的正北方位
D.学校旗杆的杆影达一年中最小值
答案:11.D 12.A
13.(挑战创新题)图甲为地球公转轨道上二分二至日位置示意图,图乙为D位置时地球日照俯视示意图(阴影部分为黑夜)。读图,完成(1)~(4)题。
(1)当地球运动到图甲中A、B、C、D标注的位置时,我国的节气分别是____________、____________、____________、____________。
(2)地球公转运动从A到C的天数是186天,从C到A的天数是179天,造成这种差异的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)图甲中地球公转运动从A到B期间,太阳直射点的移动范围是________________________;此期间南京市白昼长短的变化是____________。
(4)图乙所示时刻,北京时间是____________时,a是____________时,b是____________时;该日a点正午日影达一年中____________(最大/最小)值。
答案:(1)春分 夏至 秋分 冬至
(2)地球公转从A到C经过远日点,公转速度较慢;地球公转从C到A经过近日点,公转速度较快
(3)从赤道移向北回归线 变长
(4)8 18 12 最小
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