第一单元 第二节 课时2 正午太阳高度角的变化(Word教参)-【步步高】2024-2025学年高二地理选择性必修第一册学习笔记（鲁教版）

本高中地理讲义聚焦正午太阳高度角的变化，系统梳理太阳高度与正午太阳高度的概念差异，详解计算公式及“同减异加”原则，阐述时空变化规律（纬度上从直射点向南北递减，季节上随直射点移动变化），并结合楼间距、太阳能安装等实例构建应用支架。 资料以综合思维整合概念、计算与规律，通过地理实践力设计楼间距计算、太阳能角度调整等实例，区域认知体现在不同纬度正午太阳高度差异分析。课中辅助教师高效授课，课后练习题帮助学生巩固，弥补知识盲点。

课时2　正午太阳高度角的变化 课程标准 结合实例，说明地球运动的地理意义。 学习目标 1.结合材料，概括正午太阳高度的变化规律。(综合思维)2.运用正午太阳高度解决实际问题，如楼间距、太阳能热水器的安装等问题。(地理实践力)3.结合材料，说明不同区域正午太阳高度的大小和变化，解释太阳高度的时空分布规律。(区域认知) 知识点一　正午太阳高度角的变化 1. 太阳高度和正午太阳高度 (1)太阳高度 ①概念：太阳光线与地平面之间的夹角，叫作太阳高度角，简称太阳高度。 ②日变化规律：日出日落时即晨昏线(圈)上，太阳高度为0°，日出至正午，太阳高度逐渐增大，正午至日落，太阳高度逐渐减小。 (2)正午太阳高度(H) ①概念：一天中太阳高度最大值出现在正午，称为正午太阳高度。 ②变化原因：黄赤交角的存在、太阳直射点的南北移动。 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。 注：“两点”是指所求地点与太阳直射点。 两点纬度差的计算遵循“同减异加”原则，即两点同在北(南)半球，则两点纬度“大数减小数”；两点分属南北不同半球，则两点纬度相加。如下图所示： 当太阳直射B点(10°N)时，A点(40°N)正午太阳高度： H＝90°－AB纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。 C点(23°26′S)正午太阳高度： H＝90°－BC纬度差＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′。 注：在南(北)极圈有极昼现象出现时，南(北)极点的太阳高度无日变化，其太阳高度的大小等于太阳直射点的纬度数。 2．正午太阳高度的变化规律 (1)纬度变化规律 同一时刻，各地正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。同一纬线上正午太阳高度相等，距离太阳直射点所在的纬线越远，正午太阳高度越小，距离越近，则越大。同一日期，距太阳直射点所在纬度相等的两条纬线上正午太阳高度相等。 ①春、秋分日：正午太阳高度由赤道向南北两侧递减，如图中b折线所示。 ②夏至日：正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减，如图中c折线所示。 ③冬至日：正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减，如图中a折线所示。 (2)季节变化规律 太阳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： 时间 最大值地区 最小值地区 夏至日 北回归线及其以北地区 南半球各纬度地区 冬至日 南回归线及其以南地区 北半球各纬度地区 二分日 赤道 正午太阳高度的年变化规律 南、北回归线之间 纬度越高，正午太阳高度变化幅度越大(由23°26′ 增大至46°52′)，赤道上为23°26′，回归线上为46°52′ 回归线至极圈之间 各纬度正午太阳高度变化幅度相同(均为46°52′) 极圈以内地区 纬度越高，正午太阳高度变化幅度越小(由46°52′ 减小至23°26′)，极圈上为46°52′，极点上为23°26′ 下表是2023年冬至日时我国四个城市的正午太阳高度。据此完成1～2题。 城市 正午太阳高度 甲 26°42′ 乙 41°32′ 丙 36°50′ 丁 64°01′ 1.四个城市中纬度最低的是(　　) A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 2．四个城市中，最有可能是北京的是(　　) A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 答案　1.D　2.A 解析　第1题，结合正午太阳高度的计算公式可知，距离太阳直射点越近，正午太阳高度越大。北半球冬至日时太阳直射点位于南回归线。由表可知，丁城市的正午太阳高度最大，说明离南回归线最近，纬度最低。第2题，结合所学知识可知，北京的纬度约为40°N，冬至日北京的正午太阳高度＝90°－(40°＋23°26′)＝26°34′，与表中甲城市最为接近。 知识点二　正午太阳高度角的应用 1．确定地方时 当某地太阳高度达一天中的最大值时，日影最短，当地的地方时是12时。 2．判断日影长短及方向：太阳高度越大，日影越短；太阳高度越小，日影越长。一天中日影的变化规律：日出、日落最长，正午最短，且日影方向与太阳方位相反。 3．确定房屋的朝向 (1)在北回归线以北地区，正午太阳位于南方，房屋朝南。 (2)在南回归线以南地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。 4．判断楼房间距、楼高 以北回归线以北地区建房为例，为保证一楼全年均有阳光照到，两楼之间的最短距离L与楼高h的关系如下图所示(H为冬至日当地的正午太阳高度)，L应大于h·cot H。 5．计算太阳能热水器的安装角度 太阳能热水器的集热板要根据正午太阳高度的季节变化来调整角度，集热板与地面之间的夹角α应等于当天正午太阳高度的余角。如下图所示，α＋H＝90°时效果最佳。太阳能热水器的安装倾角＝两点纬度差(即当地纬度和太阳直射点纬度的差值)。 6．判断房间采光面积 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。北回归线以北的地区，太阳光线正午从南窗射入；南回归线以南的地区，太阳光线正午从北窗射入。 11月22日，某地理研究性学习小组在观测房屋采光状况时，发现甲楼阴影恰好投在乙楼中央挡住乙楼1～3层中部(如下图所示)，该地纬度为31.8°N、经度为117.2°E。 1．[综合思维]12月22日，该地理小组再次观测时，甲楼阴影投在乙楼的层数会发生怎样的变化？ 答案　甲楼阴影投在乙楼的层数明显增加，高于原来的1～3层。 2．[地理实践力]12月22日之后，甲楼阴影投在乙楼的层数将会怎样变化？ 答案　甲楼阴影投在乙楼的层数将逐渐变小，甲楼影长变短，甚至遮挡不住乙楼。 3．[综合思维]造成这种变化的主要原因是什么？ 答案　太阳直射点的南北移动。 下图为“浙江省某地的汽车停车场示意图”，箭头①②③代表二分二至日的正午太阳光线。读图，完成1～2题。 1．正午平顶遮阳棚的影子达到最大时，正值当地的(　　) A．春分日 B．夏至日 C．秋分日 D．冬至日 2．图中，箭头P指示的方位是(　　) A．东 B．南 C．西 D．北 答案　1.D　2.D 解析　第1题，根据材料可知，箭头①②③代表二分二至日的正午太阳光线。据图可知，①太阳高度最大，为夏至日；③太阳高度最小，为冬至日；②为春、秋分日。正午平顶遮阳棚的影子达到最大时，即正午太阳高度最小时，正值当地的冬至日。第2题，由材料可知，该地位于浙江省，在北回归线以北地区。结合图示信息可知，箭头P指示的方位是北。 课时对点练 [分值：67分] (选择题1～9题，每小题3分，共27分) (2023·福建厦门质检)某地有一幢楼，冬至日正午影长与楼房高度相同。据此完成1～2题。 1．该地在冬至日的正午太阳高度是(　　) A．23°26′ B．66°34′ C．90° D．45° 2．该地的纬度可能是(　　) ①23°26′N　②21°34′N　③25°34′N　④68°26′S A．①② B．②③ C．③④ D．②④ 答案　1.D　2.D 解析　第1题，根据“冬至日正午影长与楼房高度相同”，可知该地该日正午太阳高度为45°，D正确。第2题，据正午太阳高度的计算公式：H＝90°－两地纬度差＝90°－|当地纬度±23°26′S|＝45°，求得②④正确，选D。 某校(23°26′N)的高中学生，中午前后进行研究性学习。他们利用一根标杆，每隔一小时测量一次杆影长度，并将其结果绘制成示意图。读图，完成3～4题。 3．此日的节气是(　　) A．春分 B．夏至 C．秋分 D．冬至 4．此日后继续观测，一周内正午标杆的影子(　　) A．不变 B．变短 C．变长 D．无规律 答案　3.B　4.C 解析　第3题，读图可知，北京时间12时16分影长为0，说明此日太阳直射点位于该地，该地纬度为23°26′N，故此日的节气是夏至，B正确。第4题，根据上题分析可知，该地夏至日正午太阳高度达到最大为90°，正午影长为0。夏至日后，随太阳直射点向南移，该地正午太阳高度减小，影长变长。 (2024·云南大理月考)下图为“北半球某学生于冬至日正午时分拍摄的太阳能发电的外接装置实物图”，该学生测得此时光伏接收面板与地面的夹角大约为56°41′。该装置能够通过自动控制器使光伏接收面板与太阳光线保持垂直。据此完成5～6题。 5．该地的纬度大致为(　　) A．33°19′N B．23°15′N C．33°45′N D．33°15′N 6．半年后该同学开始每天观察正午太阳高度，共连续观察了一个月，其变化为(　　) A．逐渐变大 B．逐渐变小 C．先变大后变小 D．先变小后变大 答案　5.D　6.B 解析　第5题，冬至日太阳直射点位于南回归线。由材料“光伏接收面板与地面的夹角大约为56°41′”，可算出此时太阳高度约为33°19′。根据正午太阳高度计算公式H＝90°－|当地纬度±太阳直射点纬度|可知，33°19′＝90°－|当地纬度＋23°26′|，计算得出该地纬度约为33°15′N。故选D。第6题，该日太阳直射点位于南回归线，半年后为夏至日，太阳直射点位于北回归线，此后太阳直射点向南移动。由上题分析可知，图示地区位于北回归线以北，因此夏至日后的一个月内，图示地区正午太阳高度逐渐变小，B正确。 泰安(36°N,117°E)某中学用立竿测影的方法开展了测算正午太阳高度的地理实践活动。下面为某小组的实践活动记录单。据此完成7～9题。 活动：测算正午太阳高度 时间：__________月10日 地点：学校操场 器材：杆子(3米)、纸笔、卷尺 测算结果：影子长度1.73米 7.为准确计算当地正午太阳高度，实践活动器材中还需有(　　) A．量角器 B．圆规 C．指南针 D．相机 8．图示记录单中，活动进行的月份可能为(　　) A．1月 B．4月 C．7月 D．10月 9．能够再次测得该影长的日期大约是(　　) A．6月1日 B．7月12日 C．9月1日 D．10月11日 答案　7.C　8.B　9.C 解析　第7题，为准确计算当地正午太阳高度，需要用到指南针。一天中的太阳高度角有无数个，当太阳从正南方照射过来时为正午太阳高度，所以需要指南针，C正确。第8题，由材料中杆子长3米，影子长1.73米，根据三角函数，可算出该地正午太阳高度角约为60°，根据当地纬度和正午太阳高度的计算公式可知，当日太阳直射6°N，根据太阳直射点平均每月移动大约8°可知，活动进行的月份可能为4月，B正确。第9题，结合上题可知，与4月10日影长相同的日期关于夏至日(6月22日前后)对称，大约为9月1日。 (选择题10～15题，每小题4分，共24分) 天津王先生的家在一个高层建筑的二楼，令他烦恼的是，因为南楼遮挡，寒冬的正午直到1月16日阳光才能照射进阳台。朋友李先生家的顶楼阳台则没有这样的烦恼，但为了更好地晾晒衣服，李先生家的伸缩式晾衣架的高度在不同季节还需调整。据此回答10～11题。 10．王先生家的阳台每年正午时分没有阳光射入的时间大约为(　　) A．18天 B．36天 C．25天 D．50天 11．与上海的同等情况相比较，李先生家正午时悬挂晾衣架的绳索长度(　　) A．冬季长，夏季短 B．冬季长，夏季长 C．冬季短，夏季长 D．冬季短，夏季短 答案　10.D　11.D 解析　第10题，正午太阳高度越小，南楼产生的影子越长，北楼被遮挡的时间越长。由材料分析可知，王先生家在冬季的正午直到1月16日阳光才能照射进阳台，根据太阳直射点的回归运动可知，12月22日前后，太阳直射南回归线，天津正午太阳高度最小，之后逐渐变大，1月16日距离12月22日相差25日，在12月22日之前的25天内，也没有阳光照射进王先生家的阳台，即一共50天左右。第11题，上海的纬度较天津低，因此冬季和夏季的正午太阳高度都较天津的大，物体影子较短，室内光照面积较小，所以在晾衣物时，相同情况下晾衣竿的高度会低一点，绳索则需要长一点，因此，天津李先生家正午时悬挂晾衣架的绳索长度较短。 (2023·安徽宣城期中)某开发商分别在北京(约40°N)和宣城(约31°N)开发了两个楼盘。两地均设计了朝向和楼高相同的户型，下图是“户型结构图”(甲)和“楼盘规划设计图”(乙)。据此完成12～13题。 12．位于宣城①栋(乙图)住户一年中正午太阳光照射进客厅(图甲)内面积最大的时间最接近(　　) A．元旦 B．劳动节 C．儿童节 D．国庆节 13．上级部门对两地小区楼盘规划设计图审批时，相同的设计在北京却没有通过，被要求修改，最终修改的方案可能是(　　) A．扩大东西楼的楼间距 B．降低南侧楼房的高度 C．缩小南北楼的楼间距 D．降低北侧楼房的高度 答案　12.A　13.B 解析　第12题，正午太阳高度越小，房屋内太阳光照射面积越大。宣城位于北半球，冬至日正午太阳高度最小，正午太阳照射进客厅内的面积最大，选项中与冬至日最接近的为元旦。故选A。第13题，北京纬度较宣城高，冬至日正午太阳高度角较小，影子较长，因此应扩大南北楼的楼间距，A、C错误；北京正午太阳位于正南方，因此应降低南侧楼房的高度，B正确、D错误。 (2023·安徽安庆期中)下图为“某日正午海口(20°N)某住宅小区景观示意图”。据此完成14～15题。 14．该日最接近(　　) A．3月10日 B．6月30日 C．9月10日 D．12月30日 15．为获得最佳光效，此日该地楼顶的太阳能集热板与楼顶水平面可调整为(　　) A．18° B．36° C．54° D．72° 答案　14.C　15.A　 解析　第14题，根据图示可知，此日海口正午太阳高度角为72°，且正午太阳位于海口南方天空，海口的纬度为20°N，根据正午太阳高度H＝90°－纬度差计算可知，此日太阳直射点的纬度为2°N。因此该日最接近9月10日。3月10日时太阳直射点位于赤道以南，6月30日时太阳直射点接近北回归线，12月30日时太阳直射点接近南回归线，C正确。第15题，太阳能集热板与楼顶水平面的夹角与正午太阳高度角互余，因此该日倾角＝90°－72°＝18°。故选A。 16．阅读材料，完成下列问题。(16分) 某校(北回归线以北)地理课外小组做了如下实践活动。如图所示，在广场上树立一垂直于地面的旗杆，杆高为h，OP为正午旗杆的影子，OM垂直于OP，当日该小组测得OP长度为一年中最长，且为h·cot36°34′。(tan35°≈0.7，tan45°＝1，tan60°≈1.732) (1)该小组测得当地纬度为________。(2分) (2)在M楼楼顶上安装太阳能热水器，热水器集热板合理的倾角介于________和________之间。(4分) (3)房地产开发商在M楼南建造了一幢商品住宅楼(如下图)，某户居民买到了M楼一层的一套房子，冬至日入住后发现正午前后太阳光线被南楼挡住。该房主准备以“争取采光权”向相关部门投诉，你认为他能胜诉吗？请从地理角度说明理由。(6分) (4)此后半年内，当地正午太阳高度会如何变化？(4分) 答案　(1)北纬30°或30°N (2)6°34′　53°26′ (3)能。由材料中OP长度为一年中最长且为h·cot36°34′可知，该地冬至日正午太阳高度为36°34′，与35°最为接近，根据南楼高69m和tan35°≈0.7，可计算出楼间距最少约为98.6m。 (4)此日当地正午太阳高度为一年中最小值，此后逐渐变大，半年后当地正午太阳高度达到一年中的最大值。 学科网（北京）股份有限公司 $