内容正文:
第12课时 正午太阳高度的变化、四季更替和五带划分(重难课时)
课标解读 概念地图
课程标准:
结合实例,说明地球运动的地理意义。
任务驱动:
1.晴天时,影响射进教室中太阳辐射多少的
主要因素是什么?
2.北京四季气温有什么不同?影响北京气温
四季变化的原因是什么?
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【基础精梳】
一、正午太阳高度的变化
1.太阳高度角和正午太阳高度:
(1)太阳高度角。
太阳光线与________之间的夹角(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____;在晨昏线(圈)上,太阳高度是___。
(2)正午太阳高度。
一天中太阳高度______值出现在正午,称为正午太阳高度(如图乙所示)。
地平面
90°
0°
最大
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2.纬度变化规律:
(1)绘一绘(请在下图中用折线画出二分二至日正午太阳高度的分布状况)。
提示:
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(2)填一填(结合所绘制的图像,填写下列内容)。
[思考]同一日期,地球上正午太阳高度相等的地区是否都在同一纬线上?
提示:不一定。同一日期,地球上总有两条纬线上的正午太阳高度相等,并关于直射纬线呈南北对称分布。
夏至日 正午太阳高度由北回归线向南北两方降低
冬至日 正午太阳高度由__________向南北两方降低
春、秋分日 正午太阳高度由赤道向南北两方降低
南回归线
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3.季节变化规律:
北半球节气 达最大值的地区 达最小值的地区
_____ 北回归线及其以北各纬度 南半球各纬度
冬至 南回归线及其以南各纬度 北半球各纬度
春、秋分 _____ 南北两极点
夏至
赤道
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二、四季更替和五带划分
1.四季更替:
(1)成因。
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(2)划分(以北半球为例)。
类型 范围
春季 夏季 秋季 冬季
天文
四季 过渡
季节 一年内白昼______、正午太阳高度______的季节 过渡
季节 一年内白昼______、
正午太阳高度______
的季节
气候
四季 3、4、5月 _________月 ________
___月 __________月
最长
最高
最短
最低
6、7、8
9、10、
11
12、1、2
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2.五带划分:
(1)划分依据:太阳辐射从低纬度向高纬度呈有规律递减。
(2)五带划分。
绘一绘(尝试绘制五带示意图)。
提示:
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【典例精析】
(2023·天津等级考)下图是我国某城市冬至日、夏至日及L日不同时刻的太阳高度及方位示意图。读图完成(1)(2)题。
(1)据图可以推知该城市可能为( )
A.成都 B.上海
C.昆明 D.广州
(2)L日可能处于( )
A.1月上旬 B.4月中旬
C.7月上旬 D.10月中旬
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【思维路径】
第(1)题,思路分析如下:
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第(2)题,思路分析如下:
【尝试作答】(1) D ,(2) B 。
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【重难精讲】
1.正午太阳高度的计算方法:
公式:α=90°-两点纬度差。
说明:“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。如图所示:
当太阳直射B点(10°N)时,A点(40°N)正午太阳高度:α=90°-AB纬度差=90°-(40°-10°)=60°。
C点(23°26'S)正午太阳高度:α=90°-BC纬度和=90°-(10°+23°26')=56°34'。
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2.正午太阳高度的年变化幅度:
(1)南北回归线之间:纬度越高,正午太阳高度年变化幅度越大(由23°26'增大到46°52'),赤道上为23°26',回归线上为46°52'。
(2)回归线与极圈之间:各纬度正午太阳高度年变化幅度相同(均为46°52')。
(3)极圈以内地区:纬度越高,正午太阳高度年变化幅度越小(由46°52'减小到23°26'),极圈上为46°52',极点上为23°26'。
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3.正午太阳高度的变化规律:
(1)分布看“远近”——远小近大。
距离直射点所在的纬线越近,正午太阳高度越大;距离越远,正午太阳高度越小。
(2)变化看“移动”——来增去减。
太阳直射点向某地所在的方向移来时,该地的正午太阳高度逐渐增大;太阳直射点远离某地时,该地的正午太阳高度逐渐减小。
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(3)位置看“数值”——90°的出现。
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4.正午太阳高度的四大应用:
(1)室内光照面积大小判断。
北回归线以北地区,夏至日正午太阳高度最大,室内光照面积最小;冬至日正午太阳高度最小,室内光照面积最大。
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(2)遮阳板的设置:正午太阳高度越大,遮阳板越短;正午太阳高度越小,遮阳板越长。
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(3)计算楼间距。
以北半球中纬度地区为例,南楼高度为h,该地冬至日正午太阳高度为α,则最小楼间距L=h/tanα。
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(4)计算热水器的安装角度。
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,使太阳光与集热板成直角。正午太阳高度与太阳能集热板的倾角互余, α+β=90°时效果最佳。
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【考向精练】
考向1 正午太阳高度的计算
(2025·揭阳模拟)读我国33°N某地春分日房屋内的光照情况及室外一株大树影长示意图,回答1、2题。(可能用到的函数值:tan33°=0.66,tan45°=1,tan57°=1.54)
1.据左图判断该地的经度大约是( )
A.90°E B.150°E
C.146°E D.86°E
2.测得该树这日的最短影长为10m,该树高约( )
A.6m B.15m
C.17m D.20m
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【解析】1选A,2选B。第1题,由图示信息及所学知识可知,此时北京时间是14时,由树影可知,当地是正午12点,根据地方时计算公式所求地方时=已知地方时±4分钟/度×经度差。所求地在东,“±”号取“+”号,反之取“-”号;经度差:同在东经或西经,用减法;一个东经,一个西经,用加法;利用公式推导,所求地经度=120°-(14-12)×15°=90°E。第2题,由图示信息及所学知识可知,正午太阳高度角计算公式:H=90°-纬度差,当太阳直射点与所求地在同一半球时,用减法;当太阳直射点与所求地在不同半球时,用加法。我国33°N某地春分日的正午太阳高度=90°-(33°-0°)=57°,利用数学知识tan57°=树高/树影,树高=1.54×10=15.4米,B最接近。
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考向2 正午太阳高度的应用
(2024·临沂模拟)城市高大建筑的玻璃幕墙因反射太阳光常对居民造成一定的干扰。小明家坐北朝南,南北通透,每年有半年时间正午面临“两个太阳”(除南面太阳照射外,玻璃幕墙从北面反射阳光到室内,玻璃幕墙只考虑平面反射),如图所示。据此完成3、4题。
3.小明家最有可能位于我国的( )
A.广州市 B.上海市
C.济南市 D.长春市
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4.此时小明家电子时钟所示的日期和时间最有可能是( )
A.3月21日11时40分
B.6月22日12时00分
C.9月23日12时20分
D.12月22日12时40分
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【解析】3选D,4选A。第3题,由图可知,南面幕墙高100米,小明家位置高50米,楼间距50米,太阳辐射将从南面幕墙反射至小明家。由图可知,当正午太阳高度在0°~45°时,南面玻璃幕墙可反射阳光到室内,当太阳高度大于45°时,太阳光就反射不到小明家。由上述分析可知,小明家冬半年才能被反射光照到,可以推出该地两分日正午太阳高度为45°,得到当地纬度为45°左右,四个选项中只有长春的纬度在45°N左右。第4题,由上题分析可知,此时可能是春分或秋分的正午时间(当地12时),此地为长春,位于北京时间(120°E)以东,时间早,故北京时间还没有到正午12时,四选项只有A符合。
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考向3 四季更替和五带划分
(2024·徐州模拟)下图为秘鲁马丘比丘古城(13°9'S,72°32'W)的拴日石,古印加人通过观测石柱正午影长和朝向的变化确定季节。春分日正午时,拴日石的石柱无日影。完成5~7题。
5.该地春分日正午时,北京时间约为( )
A.00:50 B.1:00 C.23:00 D.23:10
6.拴日石与地面的夹角为( )
A.13° B.72° C.77° D.90°
7.石柱正午影长和朝向与6月28日最接近的是( )
A.1月1日 B.6月16日
C.7月10日 D.12月18日
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【解析】5选A,6选C,7选B。第5题,由材料可知,该地经度为72°32'W,约为72.5°W,北京时间为东八区中央经线120°E的地方时,两地经度相差192.5°,时间相差12小时50分,该地春分日正午时地方时为12时,据此可计算得知北京时间为00:50。第6题,根据材料“春分日正午时,拴日石的石柱无日影”可推知,该拴日石的倾角即为该地春分日的正午太阳高度角。根据正午太阳高度角公式和当地纬度13°9'S可求得当地春分日的正午太阳高度为76°51',约为77°。第7题,与6月28日石柱正午影长和朝向最接近的日期应为正午太阳高度和太阳方位最相似的日期,亦即太阳直射点所在纬度最相似的日期。根据太阳直射点的回归运动可知,与6月28日关于夏至日(6月22日前后)对称的日期是6月16日,该日与6月28日石柱正午影长和朝向最接近。
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图表绘读1 晨昏线示意图的判读
【识别图像】
1.侧视图和俯视图:
(1)侧视图:为由赤道上空观察到的晨昏线投影图。
(2)俯视图:为由极地上空观察到的晨昏线投影图。
(3)斜侧(俯)视图:观察点既不在赤道上空,也不在
极地上空,观察到的晨昏线投影图。
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2.矩形投影图:
将南北极点、纬线拉伸到与赤道等长,与实际图变形较大,纬度越高、变形越大。
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3.局部图:
把图像补充完整,可降低解题难度。
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【判读流程】
第一步:看方向
地球自转方向为东经度增大或西经度减小的方向;顺地球自转方向,经度数变大为东经度,经度数变小为西经度。
第二步:寻两角
(1)晨昏圈平面与赤道平面的夹角:二至日时为66°34',二分日时为90°;
(2)晨昏圈与地轴的夹角:二至日时为23°26',二分日时为0°。
第三步:找三线
(1)晨昏线:太阳高度为0°,是地球表面的大圆,晨昏圈与太阳光线始终垂直,始终平分赤道。
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(2)日期分界线:0时(或24时)所在经线和180°经线(理论上);沿地球自转方向,0时所在经线向东至180°为新的一天,向西至180°为旧的一天
(3)东西半球分界线:20°W以东为东半球,以西为西半球;160°E以东为西半球,以西为东半球。
第四部:定四点
(1)太阳直射点:太阳高度为90°,为正午太阳高度,所在经线地方时为12时,纬度和晨昏线与纬线圈相切点的纬度互余。
(2)晨昏线与赤道的交点:晨线与赤道的交点所在经线的地方时为6时,昏线与赤道的交点所在经线的地方时为18时。
(3)晨昏线和纬线圈的切点:所在经线圈中,一条是太阳直射经线(昼半球中央经线),另一条是0时或24时经线(夜半球中央经线)。
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(4)极点:无东西方向,只有南北方向;无地方时,无明显太阳高度的日变化;大致每年3月21日前后至9月23日前后,北极圈内出现极昼,南极圈内出现极夜,只在每年春分日和秋分日,晨昏线经过极点,与某一经线圈重合。
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【读图应用】
(2024·衡水模拟)下图示意某时刻地球局部光照,最外圈为赤道,阴影部分代表黑夜,完成1、2题。
1.该日X点日出的地方时为( )
A.15时 B.17时
C.19时 D.9时
2.该日( )
A.太阳直射点在23°26'S B.上海一年中正午日影最长
C.河南晚霞出现于西北方 D.Y点一年中昼最长,夜最短
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【解析】1选D,2选C。第1题,通过标注的经度,可以判断出地球的自转方向为顺时针,所以该地为南半球俯视图,南极圈内出现极夜现象,该日为夏至日,两经线经度相差45°,Y所在的经线为15°W,也是昼半球的中央经线,地方时为12时,X处在昏线上,正午到日落时间为3小时,根据对称性可知,X点日出的地方时为12-3=9时。第2题,根据上题分析,该日为夏至日,太阳直射点在北回归线,A错误;上海位于北半球,一年中正午日影最短,B错误;太阳视运动方向为东北日出,西北日落,河南晚霞出现于西北方,C正确;Y位于南回归线上,Y点一年中昼最短,夜最长,D错误。
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(2024·辽宁联考)中圆弧EF为某一局部纬线,O点为该纬线圈的圆心,E、F两点分别是某日晨线、昏线与该纬线的交点,E点经度为165°E,P为线段EF的中点。据此完成3、4题。
3.若当日E地昼长为4小时,下列叙述正确的是( )
A.F地位于高纬度地区
B.E、F分属于东西两个半球
C.当日E地14:00日落西南
D.E、F两地属于同一个日期
4.当OP长度达一年中最小值时,北京时间可能是( )
A.3月21日21:00 B.6月22日15:00
C.9月23日3:00 D.12月22日9:00
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【解析】3选A,4选C。第3题,根据材料,E、F两点分别是某日晨线和昏线与该纬线圈的交点,所以在同一纬线上。E点所在经线为165°E,若当日E地昼长为4小时,所以图中从E到F方向是向东,要过180°经线,所以日期不同,D错误;165°E位于西半球,向东4小时间隔到F,过60°仍在西半球,B错误;根据E地昼长计算,日落时间是14时,自转方向是顺时针,说明在南半球,此时北半球是夏半年,日落西北方向,C错误;根据昼长判断,F地位于南半球高纬度地区,A正确。第4题,读图,当OP长度达一年中最小值时,说明EF间跨经度达到最大值180°,太阳直射赤道;故该日是9月23日或3月21日,E点经度为165°E,E点与北京时间相差3小时,此时E是9月23日或3月21日6:00,所以北京时间是9月23日或3月21日3:00。
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