第1单元 第2节 地球公转的意义 课时(2) 正午太阳高度角-【正禾一本通】2025-2026学年高二地理选择性必修1同步课堂高效讲义教师用书（鲁教版）

课时(二)　正午太阳高度角 课标要求 目标定位 结合实例，说明地球运动的地理意义。 1．利用正午太阳高度角解决实际问题，如楼间距、太阳能热水器的安装等问题。 2．结合实例，分析不同区域正午太阳高度角的大小和变化。 3．结合材料，理解正午太阳高度角的时空分布规律。 一、太阳高度角 1．概念：太阳光线与地平面之间的夹角，即太阳在当地的仰角，简称太阳高度。 2．特点：在太阳直射点上，太阳高度是90°；在晨昏线上，太阳高度是0°。 二、正午太阳高度角 1．概念：一天中太阳高度的最大值，反映太阳辐射的强弱。 2．正午太阳高度角的空间(纬度)变化规律 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) 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) 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) 由上述可归纳出，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 3.正午太阳高度角的时间(季节)变化规律(以北半球为例) 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 冬至日 南回归线及其以南地区 北半球 春、秋分日 赤道 极点 1．判断 (1)同一纬线上各地正午太阳高度不同。(×) (2)直射点所在经线的地方时为12时。(√) (3)北半球夏至日，北回归线及其以北地区正午太阳高度达一年中最大值，赤道以南地区达一年中最小值。(√) (4)北半球冬至日，正午太阳高度从北回归线向南北两侧递减。(×) 2．(2025·江苏南通期中)家住我国某省会城市的一同学，在城市空旷地带对二分二至日的日出方位及正午太阳高度进行观测，绘制出素描图(下图)，乙日期测得正午太阳高度为70°。读图，完成(1)～(3)题。 (1)素描图中的坐标方向应设置为(　　) (2)甲—乙日期，该城市正午太阳高度变化曲线正确的是(　　) (3)丙日期，能与该城市同时观察到日出的城市可能位于(　　) A．皖 B．台 C．滇 D．陕 (1)D　(2)B　(3)A　解析：第(1)题，我国处在北半球，夏至日日出东北，春、秋分日日出正东，冬至日日出东南，据此可以判断出，甲为夏至日，乙为春、秋分日，丙为冬至日，所以可以判断学生面朝东面，左边为正北方，右边为正南方，指北针绘制如D所示。第(2)题，乙日期为春、秋分日，太阳直射赤道，该地测得正午太阳高度为70°，根据正午太阳高度的计算公式可知，该城市位于20°N，从甲日期到乙日期为夏至日到秋分日，太阳直射点所在纬度从23°26′N移动到20°N，该城市正午太阳高度增加至90°，随后太阳直射点所在纬度再从20°N移动到0°，正午太阳高度减小至70°，绘图如B所示。第(3)题，同时观察到日出意味着两个城市在同一晨线上，丙为冬至日，晨线呈现的延伸方向为东北－西南方向，20°N穿过的我国省会城市是海口市，安徽省处在海南省的东北方向，因而同时观察到日出的城市可能位于皖，A正确；台湾省更偏东，会更早看到日出，B错误；云南省处在海南省的西北方，陕西省处在海南省的偏北方，C、D错误。 3．【思考】　我国海南省海口市位于20°N上，说出其正午太阳高度角在一年中的变化过程。 提示：一年有两次直射达90°；直射后太阳直射点北移过程中，正午太阳高度减小，夏至后至直射时增大；直射后南移过程中，正午太阳高度逐渐减小，冬至日最小，冬至日之后至直射时，逐渐增大。 　正午太阳高度角的变化与计算 立竿见影测“高度” 北京市(40°N，116°E)某高中进行地理实践活动，一组同学用标杆于北京时间12时测量了当地的正午太阳高度角(下图)。 [探究1]　实践活动当日，说出全球正午太阳高度的分布规律。根据正午太阳高度角公式，计算当日北京地区(40°N)正午太阳高度角的理论数值。 提示：自赤道向南北两侧递减；50°。 [探究2]　该同学实践测量过程中，是否有错误的地方，请帮助其进行修改。 提示：测量时间应为北京时间12：16。 1．正午太阳高度角的计算 (1)公式：H＝90°－两点纬度差。 (2)说明 H：观测点的正午太阳高度角。 两点：太阳直射点、观测点。 纬度差：若两点同在南半球或北半球，用高纬度减去低纬度；若两点分属于南、北半球，将两点的纬度相加求和。 如图所示： 当太阳直射B点(10°N)时，A点(30°N)正午太阳高度角： HA＝90°－(30°－10°)＝70° 当太阳直射B点(10°N)时，C点(23°26′S)正午太阳高度角： HC＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′ 2．正午太阳高度角的变化规律 (1)看太阳直射点的位置，比较不同纬度正午太阳高度角的大小 记忆口诀“近大远小”：即正午太阳高度角由太阳直射点纬度向南北随纬度递减；两地的纬度差，就是它们的正午太阳高度差。 (2)看太阳直射点的移动，确定某一纬度正午太阳高度角的变化 记忆口诀“来增去减”：即直射点向本地所在纬线移来，则正午太阳高度角增大，移去则减小。下图为正午太阳高度角的周年变化规律。 (3)看区域位置，归纳不同区域的正午太阳高度角年变化规律 区域 示意图 变化规律 回归线之间 正午太阳高度角最大值为90°，每年有两次太阳直射现象，即一年中有两个正午太阳高度最大值 回归线上 正午太阳高度角最大值为90°，一年中只有一次太阳直射现象，即一年中只有一个正午太阳高度最大值 回归线至极圈之间 正午太阳高度角最大值小于90°，一年中只有一个正午太阳高度最大值 极圈至极点之间 (4)看纬度位置，总结正午太阳高度角的年变化幅度 由公式：H＝90°－两点纬度差可知，太阳直射点的年变化导致了某地正午太阳高度的年变化，一年中正午太阳高度的最大值减最小值即为年变化幅度。如图所示： ①赤道地区和南、北两极地区的年正午太阳高度最大差值均为23°26′。 ②0°到南、北纬23°26′之间的地区(或热带地区)，年正午太阳高度最大差值从23°26′增大到46°52′。 ③南、北纬23°26′到南、北纬66°34′之间的地区(或南、北温带)，年正午太阳高度最大差值均为46°52′。 ④南、北纬66°34′至极点之间的地区(或南、北寒带)，年正午太阳高度最大差值从46°52′减小到23°26′。 3．正午太阳高度的对称规律 (1)空间对称：以太阳直射纬线为对称轴，在南北对称分布的纬线上，正午太阳高度角相等。 (2)时间对称：距二至日前后时间相同的两个日期，正午太阳高度角相等。 　正午太阳高度角的应用 “争取采光权” 某校(位于北回归线以北)地理课外小组做了如下实践活动。如图1所示，在学校操场上竖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，测得OP长度为一年中最长，且为h·cot 36°34′。(tan 35°≈0.7，tan 45°＝1，tan 60°≈1．732) 房地产开发商在M楼南建造了一幢商品住宅楼(图2)，某户居民买到了M楼一层的一套房子，于元旦前住进后发现正午前后太阳光线被南楼挡住。 [探究1]　根据采集的数据，推算该地的纬度。 提示：30°N。由OP长度为一年中最长可知，该日为冬至日，太阳直射点在南回归线上。杆高为h，影长为h·cot 36°34′，可知该日正午太阳高度为36°34′。此时根据正午太阳高度的计算公式，可得36°34′＝90°－(x＋23°26′)，即x＝30°。 [探究2]　该房主为“争取采光权”，准备向相关部门投诉，你认为他能胜诉吗？请从地理角度说明理由。 提示：能。由材料可知OP长度为一年中最长，且为h·cot 36°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69 m和tan 35°≈0.7，可计算出楼间距最少应为98.6 m。而实际楼间距仅为40 m，远小于这个距离，因此一年之中在冬至日前后会有相当长一段时间，M楼一楼接收不到阳光照射。 [探究3]　如果开发商败诉，那么今后若计划在南楼南面再建造楼房的话，应该采取哪些有效的实际措施来保障南楼住户的采光权？ 提示：如果新建楼房高度不变，则要加大楼间距至98.6 m；如果楼间距不变(40 m)，则新建楼房要减小高度至28 m(tan 35°×40 m≈0.7×40 m＝28 m)。 1．确定地方时 当某地太阳高度达一天中最大值时，就是一天的正午时刻，此时当地的地方时是12时。 2．判断所在地区的纬度 当太阳直射点位置一定时，如果已知当地的正午太阳高度，就可以根据“某地与太阳直射点相差多少纬度，正午太阳高度就相差多少度”的规律，求出当地的地理纬度。 3．确定房屋的朝向 为了获得最充足的太阳光照，各地房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。 (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．判断日影长短及方向 太阳直射点上，物体的影长缩短为0；正午太阳高度越大，日影越短；反之，日影越长。 地区 正午日影朝向 日影长短 北回归线以北 全年朝向正北(北极点除外) 冬至日日影最长； 夏至日日影最短 南回归线以南 全年朝向正南(南极点除外) 夏至日日影最长； 冬至日日影最短 南、北回归线之间 夏至日朝向正南； 冬至日朝向正北 直射时日影最短 (等于0) 5.计算楼间距、楼高 为了保证一楼全年都有阳光照射，北回归线以北地区建造楼房时，两楼之间的最短距离应大于L＝h/tanH(H为冬至日正午太阳高度)。 6．计算热水器的安装角度 集热板与地面之间的夹角和当天正午太阳高度角互余。如图，α＋H＝90°时效果最佳。 观测日影判读太阳高度 (2023·海南高考)对日影和太阳高度变化的观测可以判断地理位置、地方时等要素。图1为甲地某日日出至日落期间标杆的日影变化示意图，当日影朝正北方向时，标杆长度与其日影长度相等。图2为乙地同一日正午时刻的太阳高度示意图。图中时间均为北京时间。据此完成下题。 甲地位于乙地(　　) A．东南 B．西南 C．东北 D．西北 　鲁教版P9 同一地点正午太阳高度随着季节作有规律的变化。夏至日时，北回归线及其以北地区正午太阳高度达到一年中的最大值，南半球的各纬度地区达到一年中的最小值。冬至日时，南回归线及其以南地 区正午太阳高度达到一年中的最大值，北半球的各纬度地区达到一年中的最小值。春分日和秋分日时，除赤道上正午太阳高度达到一年中最大值外，其他地区正午太阳高度介于最大值和最小值之间。 【思维路径】 答案：A (2025·四川绵阳期末)楼间距是房地产建设考虑的内容之一。下图为住宅区楼间距与太阳高度之间的关系示意图。读图，完成1、2题。 1．为了考察我国北方住宅区一楼正午是否终年有阳光照射，最好的观察日期是(　　) A．冬至日 B．春分日 C．夏至日 D．秋分日 2．我国南方住宅区的楼间距，理论上比北方的要小，原因是(　　) A．南方人口稠密 B．南方正午太阳高度比北方大 C．南方的白昼时间比北方长 D．南方气候更温暖潮湿 1．A　2.B　解析：第1题，我国北方住宅区位于北回归线以北，夏至日正午太阳高度达全年最大，住宅楼的影子达全年最短；冬至日正午太阳高度达全年最小，住宅楼的影子达全年最长。因此，为了使住宅区的一楼正午始终有阳光照射，最好的观察日期是冬至日。第2题，楼间距是两相邻楼的外墙面距离。按照国家规定(设计规范)的以冬至日日照时间不低于1小时(房子最底层窗户)为标准。在冬至日，太阳直射南回归线，北半球纬度越高，正午太阳高度越小，影子越长，楼间距越大；我国南方地区纬度较低，正午太阳高度比较大，影子较短，所以住宅区的楼间距比北方要小，B正确，楼间距大小与人口密度、昼夜长短、气候等因素关系不大，A、C、D错误。 (2025·河北唐山期中)智能光伏面板可跟随太阳移动的轨迹自动调节方向、仰角，实现全时段发电效率最大化。下图为某日我国南极某科学考察站(80°S)极昼期间14时52分(北京时间)太阳面板朝向，图示中太阳能面板的仰角为56.5°。读图，完成3、4题。 3．该科学考察站的经度为(　　) A．34°E B．77°E C．163°E D．163°W 4．图示时刻，太阳直射点的纬度为(　　) A．20.5°N B．23.5°N C．20.5°S D．23.5°S 3．B　4.D　解析：第3题，结合图示，目前太阳能面板朝向正北，说明该地地方时为中午12时，太阳高度达到最大，此时北京时间为14时52分，说明该地在北京的西侧，时间相差2小时52分，经度相差43°，经计算可得知该地的经度为77°E。第4题，图示中太阳能面板仰角为56.5°，正午太阳高度与太阳能面板的仰角互余，可知该地的正午太阳高度为33.5°，当地的纬度为80°S，利用正午太阳高度的计算公式H＝90°－|纬度差|，可计算出太阳直射点的纬度为23.5°S。 (2024·江苏盐城期中)下图是我国位于105°E附近的某城市上午时刻(北京时间)的太阳高度角，横轴时间为1月1日开始到某个日期的天数。据此完成5、6题。 5．一年中，该城市正午太阳高度角最大值接近(　　) A．90° B．83° C．70° D．65° 6．该城市为(　　) A．成都 B．银川 C．台北 D．兰州 5．B　6.A　解析：第5题，当地经度为105°E，该地正午时刻应为北京时间13时；材料表明某个日期距1月1日173天左右时，即6月22日前后，太阳高度全年最大，说明该地位于北回归线及其以北地区，夏至日时的正午太阳高度为全年最大值；读图可知，当地同一日内每小时太阳高度相差约为12°，6月22日前后，北京时间10时的太阳高度为47°，推出当地正午时即北京时间13时，当地正午太阳高度约为83°。第6题，由上题可知，当地夏至日正午太阳高度为83°，由正午太阳高度的计算公式可知，该日当地与23°26′N的纬度差是7°，夏至日太阳直射北回归线(23°26′N)，可推知当地纬度约为30°26′N，再结合该城市经度为105°E，可知该城市为成都。 7．阅读图文材料，完成下列要求。 甲、乙、丙三地同学设计“影子长度”探究学习活动，6月22日他们在当地时间10：00—14：00每隔一小时测量直立杆(杆长1米)的影子长度，所得数据制成下图。 (1)判断甲、乙、丙三地纬度由低到高的顺序，并说明理由。 (2)同日期某同学(23°26′N，0°)参与该探究学习活动，请参照上图绘制当地正午前后日影情况图。 解析：第(1)题，由材料可知，当天是6月22日，正值夏至日，太阳直射点在北回归线上；由图中甲地直立杆正午影子长度为0，可确定甲地受太阳直射，纬度为23°26′N；乙地正午直立杆影长为1 m，杆长1 m，则正午太阳高度为45°，乙地影子朝南，说明乙地位于北回归线以南45°，H＝90°－(当地地理纬度＋23°26′)＝45°，由此可知当地地理纬度是21°34′S；丙地直立杆影子向北，说明位于北回归线以北，即大于23°26′N；所以三地的纬度由低到高是乙、甲、丙。第(2)题，由当地地理位置(23°26′N，0°)可知，正午太阳高度是90°，杆影长度为0；该点位于北半球，其他时间点的杆影位于偏南的位置；6月22日，他们在当地中时区的时间10：00—14：00，每隔一小时对应北京时间(东八区区时)分别是18时、19时、20时、21时、22时。 答案：(1)乙、甲、丙。理由：甲地正午被太阳直射，纬度为23°26′N；乙地正午影长为1 m，杆长1 m，则正午太阳高度为45°，乙地影子朝南，说明乙地位于北回归线以南45°，乙地位于21°34′S；丙地影子向北，说明位于北回归线以北，即大于23°26′N。 (2) 传统文化与地理研学 《说文解字》中有“晷，日影也。”日晷就是利用太阳的位置来指示时间的一种仪器。赤道式日晷是日晷中最简单、最常见的一种，其晷盘面平行于赤道平面，晷针与晷盘面垂直且晷盘上刻度等分。为了加深对日晷的了解，位于杭州(30°N，120°E)的地理研学小组采用泡沫材料自制了一个赤道式日晷。 (1)请指出组装日晷时，晷针与地平面的角度以及摆放时晷盘上表面的朝向。 提示：晷针与地面夹角为30°；晷盘上表面朝北。 (2)比较冬至日和夏至日时晷针影子特征的异同。 提示：同：影长相等。异：冬至日影子在晷盘划过的弧度短(或夏至日长)；夏至日影子在晷盘上面，为顺时针方向运动，冬至日影子在晷盘下面，为逆时针方向运动。 (3)请说出用日晷指示时间的不足之处。 提示：精确度不够；夜晚不能使用；阴天不能使用。 1．太阳视运动 (1)太阳视运动的产生 地球自西向东自转，在地球上的观测者看来，日月星辰以相反的方向(东升西落)和相同的周期旋转，这就是天体的周日视运动。 (2)太阳视运动轨迹的变化 太阳视运动的轨迹(周日圈)与地平面的夹角(≤90°)，总是与当地的纬度互余(如下图为40°N，夹角为50°)，并随着太阳直射点的南北移动而平移。由此导致正午太阳高度角的大小变化，周日圈弧度大小(昼长)的变化，以及太阳方位的变化。 (3)太阳视运动图反映的信息 下图反映的是北纬40°附近某地在二分二至日的太阳视运动轨迹。该图可反映日出日落时间与昼夜长短、日出日落方位、正午太阳高度等。 2．太阳高度角的日变化 除极点外，全球各地自日出到正午，太阳高度角逐渐增大，正午时达到最大，自正午到日落，太阳高角度逐渐减小。不同纬度太阳高度的日变化速度不同。太阳高度日变化速度＝正午太阳高度/当地昼长的一半。 (1)极点地区 在极昼期间，极点上的太阳高度在一天内无变化，其太阳高度等于太阳直射点的纬度。如图：直射点纬度＝H1。 (2)非极点地区 注意：出现极昼的地区(除极点)一天内太阳不落，正午太阳高度最大，0时(24时)太阳高度最小。若位于北半球，太阳升落方位均为正北；若位于南半球，太阳升落方位均位于正南。 3．太阳方位的判定方法 (1)正午太阳方位 依据太阳直射点位置判断，太阳直射点在该地南侧，则正午太阳位于正南；反之位于正北，直射该地，则为正上方。 (2)日出和日落太阳方位(极昼极夜区除外) 依据太阳直射点半球位置判断，太阳直射点在南半球，则全球东南日出，西南日落；在北半球，则全球东北日出，西北日落；在赤道，则全球正东日出，正西日落。 (3)任意时刻太阳方位 第一步，先判断该地正午太阳方位。 第二步，根据太阳东升西落，1小时转15°，结合正午太阳方位大约推测任意时刻太阳方位。 4．昼长与日出日落时间 在北半球，昼越长，日出越早，日落越晚，日出日落的位置越偏北，太阳视运动的弧度越大；反之，在北半球昼越短，日出越晚，日落越早，日出日落位置越偏南，太阳视运动的弧度越小。 5．影子变化的判读 (1)影长变化：根据太阳高度的大小判断影长，例如，日出时影长最长，之后缩短，正午时最短，之后变长，日落时影子又最长，直射点上无影子。 (2)影子方位的变化：影子位于太阳相反方位，根据太阳方位即可推知影子方位。 　(2023·山东高考)某文化广场(37°N，105°E)上的十二生肖石像均匀排列成圆形，生肖鼠位于正北方，小明在圆中心竖立一根细杆，以观察太阳周日视运动变化。下图示意夏至日两个时刻的杆影指向。读图，完成(1)、(2)题。 (1)该地夏至日地方时16：00时，杆影指向(　　) A．生肖虎 B．生肖虎与兔之间 C．生肖兔 D．生肖兔与龙之间 (2)11月至次年2月，一日内被杆影指向的生肖石像个数最多为(　　) A．5个 B．6个 C．7个 D．8个 [审题指导] 第(1)题， 第(2)题， 答案：(1)D　(2)A 　太阳视运动轨迹图判读 (2025·陕西咸阳期中)下图示意孟加拉国首都达卡市(23°48′N，90°E)的观测者绘制的当地冬至日太阳视运动轨迹，天顶(Z)是观测者正上方的天空点。据此完成1、2题。 1．该日观测者观测到的当地正午太阳高度约为(　　) A．90° B．23°26′ C．66°34′ D．42°46′ 2．自冬至日至次年春分日前，达卡市的正午太阳高度角及正午影长的变化状况是(　　) A．增大　变长 B．减小　变短 C．增大　变短 D．减小　变长 1．D　2.C　解析：第1题，结合所学知识可知，正午太阳高度H＝90°－|纬度差|，根据材料可知，达卡市的纬度为23°48′N，该日为冬至日，太阳直射点的纬度为23°26′S，因此当地正午太阳高度＝90°－(23°48′＋23°26′)＝42°46′。第2题，根据所学知识可知，自冬至日至次年春分日前，太阳直射点位于南半球且向北移动，因此位于北半球的达卡市正午太阳高度角逐渐增大，正午日影变短。 　生活中的太阳视运动 (2025·湖南期中)张家界市(29°N，110°E)某中学学生在9月23日清晨，从学生服务中心出发，沿环校跑道进行晨跑。该校地理兴趣小组在校园内开展了观测日影、太阳视运动轨迹等地理实践活动。下图为该校园平面简图。据此完成3、4题。 3．学生在晨跑中，发现影子刚好位于正前方且与跑道平行，此时学生手表显示时间是6：40，判断他所处的位置及前进的方向是(　　) A．甲　向西 B．乙　向东 C．丙　向西 D．丁　向东 4．在此前三个月，地理兴趣小组观察发现的地理现象，不符合实际的是(　　) A．日出方位始终为东北方向 B．日出方位从教学楼向艺术楼方向移动 C．北京时间12时，教学楼影子最短 D．正午时刻，教学楼影子面积逐渐增大 3．C　4.C　解析：第3题，结合所学知识可知，9月23日前后为北半球的秋分日，太阳直射赤道，全球昼夜平分，地方时6时日出。由题干“影子刚好位于正前方且与跑道平行”可知，学生的前进方向为太阳升起的相反方向。学生手表显示时间为6：40时，当地(110°E)的地方时为6时，正是9月23日当地日出时刻，秋分日日出正东方，学生应朝正西方走。依据图中学生服务中心位于学校西南，可判断学生位于丙线路，前进方向为向西。第4题，结合所学知识，在此前三个月，即6月23日—9月23日期间，太阳直射点位于北半球，全球除极昼极夜地区外，都是日出东北，A不符合题意；在此期间，太阳日出方位从东北逐渐向东移动，即从教学楼向艺术楼方向移动，B不符合题意；北京时间12时为该地当地时间11：20，教学楼影子最短应在当地地方时12时，C符合题意；在此期间，该地区正午太阳高度逐渐减小，教学楼影子面积逐渐增大，D不符合题意。 学科网（北京）股份有限公司 $