第一章 第二节 课时4 正午太阳高度的变化与应用(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（人教版）

本高中地理讲义以正午太阳高度的变化与应用为核心，通过太阳高度角概念及计算方法搭建基础，系统梳理其纬度（由直射点向南北递减）与季节变化规律（如夏至日北回归线最大），进而延伸至地方时确定、楼间距设计等实际应用，形成“概念-规律-应用”的完整学习支架。 资料突出地理实践力与区域认知素养培养，结合北京与宣城楼间距案例、太阳能热水器安装角度计算等实例，通过图表分析与真题演练，引导学生综合运用规律解决实际问题。课中助力教师案例教学，课后通过分层练习帮助学生查漏补缺，强化知识迁移能力。

课时4　正午太阳高度的变化与应用 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，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)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角度等。(地理实践力) 知识点一　正午太阳高度的变化 1．太阳高度角 (1)太阳高度角 太阳光线与地平面的交角(即太阳在当地的仰角)，叫作太阳高度角，简称太阳高度(如图甲所示)。在太阳直射点上，太阳高度是90°；在晨昏线上，太阳高度是0°。 (2)正午太阳高度 一天中太阳高度最大值出现在正午，称为正午太阳高度(如图乙所示)。 正午太阳高度的计算 (1)公式：H＝90°－两点纬度差。 (2)含义 ①H：观测点的正午太阳高度。 ②两点：太阳直射点、观测点。 ③纬度差：若两点在同一半球，用较高纬度减去较低纬度；若两点分属于南、北半球，将两点的纬度求和。 如图所示： 当太阳直射B点(10°N)时，A点(30°N)正午太阳高度HA＝90°－AB纬度差＝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°－BC纬度差＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′。 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。如下图所示： ①春秋分：由赤道向南北两方降低。 ②夏至日：由北回归线向南北两方降低。 ③冬至日：由南回归线向南北两方降低。 (2)季节变化规律 ①北半球夏至日 ②北半球冬至日 ③春、秋分日：赤道上达一年中最大值，其他地区介于最大值与最小值之间。 (1)“远小近大”：距离太阳直射点所在纬线越远，正午太阳高度越小；距离越近，则越大。 (2)“来增去减”：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。 (3)“同线相等”：同一纬线上，同一日正午太阳高度相等。 (4)“对称规律”：以太阳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。如下图所示： (5)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′ (2024·江西南昌期中)下表为“2023年冬至日时我国四个城市的正午太阳高度统计表”。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。我国城市均位于北半球，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，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，影子越短；太阳高度越小，影子越长。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)北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南。 (2)南回归线以南的地区，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 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，发现甲楼阴影投在乙楼的层数，发生了怎样的变化？ 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。 (2024·山西大同阶段练习)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，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：66分] (选择题1～10题，每小题3分，共30分) (2024·山东济南质检)读下图(图中阴影表示黑夜)，完成1～2题。 1．下列关于①地的叙述，正确的是(　　) A．位于东半球 B．此刻太阳高度为90° C．自转线速度为0 D．正午太阳高度为90° 2．图示日期，①②③三地正午太阳高度(　　) A．①>②>③ B．①>③>② C．②>③>① D．③>①>② 答案　1.D　2.A 解析　第1题，根据图中已知经线进行判断，①点的经度为90°W，位于西半球，A错误；根据地球自转方向可知，①点在昏线上，所以此刻太阳高度为0°，B错误；此时晨昏线与经线重合，日期为春分日或秋分日，太阳直射点位于赤道，因此①点正午太阳高度为90°，D正确；①点位于赤道上，自转线速度为1 670 km/h，C错误。第2题，由上题可知太阳直射点位于赤道，此时全球正午太阳高度由赤道向南北两方降低，赤道上正午太阳高度为90°，图中三地纬度由低到高依次为①②③，因此该日三地正午太阳高度：①>②>③，A正确。 如图为“某日地球昼夜分布示意图”，阴影部分表示夜半球。读图，回答3～4题。 3．甲地该日的正午太阳高度为(　　) A．0° B．43°08′ C．66°34′ D．90° 4．乙地在该日后4个月内正午太阳高度的变化规律是(　　) A．不断增大 B．先减小，后增大 C．不断减小 D．先增大，后减小 答案　3.B　4.D 解析　第3题，由图示可知，该日北极圈及其以北地区出现极昼现象，太阳直射点位于北回归线；甲地位于南回归线上，甲地的正午太阳高度＝90°－(23°26′＋23°26′)＝43°08′。B项正确。第4题，图示日期是北半球夏至日，在未来4个月内，太阳直射点由北回归线向南移动，到赤道再继续向南半球移动，乙地位于赤道上，故其正午太阳高度先增大，后减小。D项正确。 (2024·甘肃兰州开学考试)西乡(33°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，可以自由升降。读图，完成5～6题。 5．9月23日，为使热水器有最好的效果，调节支架使热水器吸热面与地面的夹角为(　　) A．23°26′ B．33° C．57° D．66°34′ 6．一年中，活动支架高度最低的日期是(　　) A．春分日 B．夏至日 C．秋分日 D．冬至日 答案　5.B　6.B 解析　第5题，9月23日，太阳直射点位于赤道，当地纬度为33°N，所以当地的正午太阳高度为57°，在图中，H为正午太阳高度，所以H为57°，热水器有最好的效果，太阳能集热板要与正午太阳光线垂直，即图中的α与H互余，因此α为33°，故选B。第6题，为了最大限度接受太阳光照，太阳能热水器与地面的倾角和正午太阳高度始终保持互余关系。当该地正午太阳高度最大时，活动支架高度最低，时间为夏至日，B正确。 (2024·四川成都月考)2022年10月26日，中国第39次南极科考队从上海出发，搭乘“雪龙2号”极地科考破冰船前往南极执行科考任务。于2023年4月上旬返回上海基地。据此完成7～8题。 7．该批科考队员出发至返回期间，上海白昼(　　) A．先变短后变长 B．一直变短 C．先变长后变短 D．一直变长 8．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(　　) 答案　7.A　8.B 解析　第7题，此次科考日期从2022年10月26日到2023年4月上旬，根据太阳直射点的回归运动规律，12月22日之前太阳直射点向南移动，上海白昼变短，12月22日后太阳直射点向北移动，上海白昼变长，所以由出发至返回期间上海白昼先变短后变长，A正确。第8题，太阳直射点在2022年10月26日到12月22日之间一直向南移动，上海在北回归线以北，所以正午太阳高度逐渐变小，太阳直射点在2022年12月22日到2023年4月上旬一直向北移动，上海正午太阳高度逐渐变大，B正确。 (2023·浙江嘉兴月考)读“某地一年内某时段正午太阳高度变化图”(其中A对应的日期为6月22日)，完成9～10题。 9．该地的纬度可能是(　　) A．0° B．10°N C．10°S D．23°26′N 10．在AB区间内(　　) A．该地一直昼长夜短 B．地球公转速度一直在变快 C．太阳直射点在南半球 D．太阳直射点正在向北移动 答案　9.B　10.A 解析　第9题，该地一年内有两天正午太阳高度达到90°，即该地每年有两次太阳直射现象，因此该地应位于南北回归线之间，回归线上(纬度23°26′)一年只有一次太阳直射现象，排除D；图中显示，该地两次太阳直射现象出现在A对应的6月22日前后，且6月22日的正午太阳高度不是一年中的最小值，由此可以判断该地位于北半球，排除A、C，故选B。第10题，题意表明，A对应的日期为6月22日，因此AB区间应为夏至日之后至太阳直射该地的一段时间。根据上题分析可知，该地位于北半球，夏至日之后至太阳直射该地，太阳直射点位于北半球，北半球各地均昼长夜短，A正确、C错误；夏至日之后，先靠近7月初，7月初地球位于远日点，公转速度最慢，因此夏至日后的时段地球的公转速度应首先减慢，B错误；夏至日太阳直射点到达最北位置，夏至日之后太阳直射点向南移动，D错误。故选A。 (选择题11～16题，每小题4分，共24分) (2024·江苏南京期中)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，下面分别是“户型结构图”(甲)和“楼盘规划设计图”(乙)。据此完成11～12题。 11．位于宣城①栋(乙图)住户一年中正午太阳照射进客厅(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 12．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　11.A　12.B 解析　第11题，正午太阳高度越小，房屋内照射面积越大；宣城位于北半球，冬至日(12月22日前后)正午太阳高度最小，正午太阳照射进客厅内的面积最大。故选A。第12题，北京纬度较宣城高，冬至日正午太阳高度较小，影子较长，因此应扩大南北楼间距，A、C错误；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。 (2024·吉林白城期中)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13～14题。 13．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 14．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　13.C　14.A 解析　第13题，根据图示，此日海口正午太阳高度为72°，且太阳位于海口南侧，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日太阳直射点接近北回归线，12月30日太阳直射点接近南回归线。因此C正确。第14题，太阳能集热板与楼顶水平面的夹角与正午太阳高度互余，该日海口正午太阳高度为72°，因此太阳能集热板与楼顶水平面的夹角可调整为18°。A正确。 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种烦恼，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15～16题。 15．王先生家的阳台正午时分每年没有阳光射入的时间大约为(　　) A．18天 B．36天 C．25天 D．50天 16．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 　15.D　16.D 解析 　第15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天，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16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，所以在晾晒衣物时，相同情况下晾衣架的高度低一点，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。 17．(2023·辽宁营口期中)图1、图2表示同一时刻地球上两区域昼夜分布情况。据此回答下列问题。(12分) (1)图1所示时刻，太阳直射点的地理坐标是______________。(2分) (2)该日，正午太阳高度随纬度的变化规律是__________________________。(2分) (3)该日，Q、P两地的夜长大小关系是____________________，M地昼长为________。(4分) (4)对跖点是关于地心的对称点，Q地的对跖点是________，在图中画出此日Q地的对跖点的太阳高度随时间变化的情况。(用折线，并标出正午太阳高度值)(4分) 答案　(1)(21°S,105°W)　(2)由21°S向南北两方降低　(3)Q地夜长大于P地夜长　16小时　(4)(69°S,75°E) 绘图如下： 解析　(1)图1所示时刻，69°N出现极夜现象，太阳直射21°S,105°W为太阳直射点所在经线，故太阳直射点的地理坐标是(21°S,105°W)。(2)该日，太阳直射21°S，正午太阳高度随纬度的变化规律是由21°S向南北两方降低。(3)该日，Q地有极夜现象，P地无极夜现象，Q地夜长大于P地夜长；Q地是正午12时(105°W)，可以计算M地(135°E)地方时是4时，即日出时间是4时，昼长为16小时。(4)对跖点是关于地心的对称点，两地经度之和为180°，且位于同一经线圈两条相对的经线上，即Q地对跖点位于75°E经线；对跖点两地纬度南北相反，度数相同，即Q地对跖点位于69°S纬线。此日Q地的对跖点出现极昼现象，0时日出，24时日不落，在地平线上。根据正午太阳高度计算公式，Q地对跖点正午太阳高度是42°。 学科网（北京）股份有限公司 $