第一单元 第2节 课时2 正午太阳高度角的变化（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二地理选择性必修1 自然地理基础学习笔记（鲁教版 江苏专版）

本高中地理讲义聚焦正午太阳高度角的变化，先阐释太阳高度与正午太阳高度的概念及日变化规律，再通过公式H=90°-两点纬度差（“同减异加”原则）讲解计算方法，进而分析其纬度（从直射点向南北递减）和季节（北半球夏至北回归线以北达最大等）分布规律，最后延伸至楼间距、太阳能热水器安装角度等实际应用，构建完整知识支架。 资料以“规律-应用”为主线，通过海口正午太阳光线示意图、浙江停车场遮阳棚等实例，培养学生综合思维与地理实践力。课中例题解析助于理解抽象规律，课后课时对点练涵盖选择与综合题，可有效帮助学生查漏补缺，强化知识运用能力。

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，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。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问题。 　　　　　　　　　　　　　　　　 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，正午时达到最大，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。 [方法技巧]　正午太阳高度的计算方法 (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：所求地点与太阳直射点。 ③纬度差：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。 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(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 [方法技巧]　正午太阳高度的变化规律 (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) (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，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，极圈上为46°52′，极点上为23°26′ (2024·江苏盐城阶段练习)下图为海口市(20°N,110°E)某地理兴趣小组绘制的“当地四个日期正午太阳光线示意图”。读图完成1～2题。 1．四个日期中，太阳直射点最接近南回归线的是(　　) A．① B．② C．③ D．④ 2．图示时刻，北京时间为(　　) A．12：00 B．12：40 C．11：20 D．11：40 答案　1.A　2.B 解析　第1题，太阳直射点在南、北回归线之间移动。离太阳直射点越近，该地正午太阳高度越大；四个日期中，太阳直射点最接近南回归线时，海口市(20°N,110°E)的正午太阳高度最小，图中①正午太阳高度最小，且太阳位于正南方，说明此时太阳直射点最接近南回归线，故选A。第2题，图示时刻为正午，当地地方时为12：00，海口经度为110°E，北京时间为120°E的地方时，经度每隔1°，时间相差约4分钟。120°E与110°E相差10°，时间相差40分钟。因为120°E在110°E东边，东边时间早(时刻大)，所以北京时间为12：40。故选B。 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．判断所在地区的纬度 当太阳直射点位置一定时，如果知道当地的正午太阳高度，就可以求出当地的地理纬度。 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：日出、日落时最长，正午时最短，且日影方向与太阳方位相反。日影方向永远背向太阳。 (1)北回归线以北的地区，正午的日影全年朝向正北(北极点除外)，冬至日日影最长，夏至日日影最短。 (2)南回归线以南的地区，正午的日影全年朝向正南(南极点除外)，夏至日日影最长，冬至日日影最短。 (3)南北回归线之间的地区，正午日影夏至日朝向正南，冬至日朝向正北，太阳直射时日影最短。 4．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。 5．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。 6．计算太阳能热水器的安装角度 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，则α＝当地纬度±太阳直射点纬度。 例如，北纬40°在夏至日时太阳能热水器与地面的倾角应该调整为40°－23°26′，在冬至日时倾角应该调整为40°＋23°26′。 7．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。 2024年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。 1．12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。 2．12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。 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长时，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，正午平顶遮阳棚的影子达到最长时，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：100分] (选择题1～10题，每小题4分，共40分) (2024·江苏南京阶段测试)下图为“某极点太阳光照俯视图”，阴影部分表示黑夜。据此完成1～2题。 1．此时太阳直射点的坐标是(　　) A．(23°26′N,180°) B．(23°26′N,150°E) C．(23°26′S,150°E) D．(23°26′S,180°) 2．①②③④四点，该日正午太阳高度由大到小排列为(　　) A．①②④③ B．④①②③ C．①②③④ D．④②①③ 答案　1.C　2.B 解析　第1题，读图可知，图中地球自转方向为逆时针，该极点为北极点，此时北极圈及其以北地区出现极夜现象，太阳直射点位于南回归线(23°26′S)；图中150°E经线是晨昏线与北极圈的切点所在的经线，是太阳直射的经线，地方时是12：00，故此时太阳直射点的坐标是(23°26′S,150°E)。故选C。第2题，据上题可知，该日太阳直射点位于南回归线，正午太阳高度的分布规律是从南回归线向南北两侧递减，故①②③④四点，该日正午太阳高度由大到小排列为④①②③，故选B。 (2024·江苏盐城联考)2024年5月1日，王同学乘车经过南通(32°N,121°E)某路段时，恰好看到太阳从地平线升起。如图为该时刻王同学拍摄的照片。据此完成3～4题。 3．该时刻北京时间可能为(　　) A．5：10 B．5：50 C．6：10 D．6：50 4．该日后一个月内，南通的正午太阳高度角和昼长分别(　　) A．变小、变短 B．变大、变长 C．变大、变短 D．变小、变长 答案　3.A　4.B 解析　第3题，5月1日，太阳直射点在北半球，北半球昼长夜短，日出时间早于6：00，排除C、D。南通经度为121°E，比120°E偏东1个经度，地方时比北京时间(120°E的地方时)早约4分钟。若南通当地日出时间为5：14，此时北京时间约为5：10，A正确。若该时刻为北京时间5：50，南通当地时间约为5：54，结合5月1日北半球昼长夜短的情况来说，日出时间偏晚，不太符合此时的季节特点，B错误。故选A。第4题，该日后的一个月内，太阳直射点继续向北移动，北半球昼长逐渐变长；南通与太阳直射点的纬度差逐渐减小，正午太阳高度角逐渐变大。故选B。 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5～6题。 5．此日的节气是(　　) A．春分 B．夏至 C．秋分 D．冬至 6．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　5.B　6.C 解析　第5题，读图可知，北京时间12时16分杆影长度为0，说明此时存在太阳直射现象，该地纬度为23°26′N，夏至日时，太阳直射点位于23°26′N，B正确。第6题，根据上题分析可知，该地夏至日正午太阳高度达到最大值90°，正午杆影长度为0。夏至日后，随太阳直射点向南移动，当地正午太阳高度减小，杆影长度变长，C正确。 (2024·江苏连云港期中)河南省登封市古观星台(34°26′N,113°E)院中的周公测景台，由表(直立的柱子)和圭(与表相连的石座)组成，因一年中总有某一时刻太阳光照射在表上时，地面上没有表的影子，故称“无影台”。图1为周公测景台，图2为“二分二至日正午周公测景台测影示意图”，图中∠1、∠2、∠3为二分二至日正午太阳高度。某地理兴趣小组利用计算机模拟，将周公测景台移至北京(40°N,116°E)后，周公测景台则不再出现“无影”现象。据此完成7～8题。 7．图中∠1所示正午太阳高度的节气、度数分别为(　　) A．春分　55°34′ B．夏至　79° C．冬至　23°26′ D．冬至　32°08′ 8．若使周公测景台在北京能够出现“无影”现象，可以(　　) ①减短表的长度　②增加表的长度　③增加圭的宽度　④减短圭的宽度 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 答案　7.D　8.A 解析　第7题，由材料可知，周公测景台(34°26′N,113°E)位于北回归线以北。由图2可知，太阳在1位置时该地一年中正午太阳高度最小，此时为北半球的冬至日，太阳直射点位于南回归线，A、B选项错误；计算得知，冬至日时当地的正午太阳高度H＝90°－(34°26′＋23°26′)＝32°08′，C选项错误，故选D。第8题，若要使测景台在北京出现“无影”现象，可缩短表杆的长度(杆影会缩短)，或增加圭的宽度(使其大于夏至日的杆影长度)，都可使其杆影完全只投射在平台上，①③正确，②④错误。故选A。 (广东地理)2021年10月16日，神舟十三号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，将我国3名航天员顺利送入距离地表约400 km的中国空间站。2022年4月16日，航天员安全返回地球。据此完成9～10题。 9．符合航天员驻留期间空间站绕太阳运动角速度大小变化的是(　　) A．① B．② C．③ D．④ 10．驻留期间，酒泉卫星发射中心发射塔与广州市区广州塔两地每天正午太阳高度的差值(　　) A．先变大后变小 B．先变小后变大 C．持续不断变大 D．始终保持不变 答案　9.A　10.D 解析　第9题，在航天员驻留期间(2021年10月16日至2022年4月16日)，地球绕太阳公转经过了近日点(1月初)，近日点公转角速度较快，所以在10月16日到1月初，空间站绕太阳运动角速度在变大，1月初到4月16日空间站绕太阳运动角速度在变小。故选A。第10题，在航天员驻留期间，太阳直射点始终位于两地以南，则两地每天正午太阳高度的差值始终为两地纬度之差，保持不变。故选D。 (选择题11～16题，每小题7分，共42分) 天津王先生的家在一栋高层建筑的二楼，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11～12题。 11．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 12．与在上海的相同情况相比，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　11.D　12.D 解析　第11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(次年)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12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，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可以低一点，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在冬季和夏季均较短。 吕老师工作多年后，准备在浙江省东阳市城区(29°N,120°E)买房。小区布局如图所示，吕老师选择的是17号楼。已知楼间距均为45米，每栋楼层高2.8米，共25层，总体上楼层越高房价越贵(tan37.5°≈0.77)。完成13～14题。 13．在满足全年都有采光的情况下，吕老师适宜选择的最佳楼层是(　　) A．11层 B．14层 C．17层 D．20层 14．从地球运行至公转轨道近日点开始之后的半年内，正午照射到吕老师屋内的阳光面积(　　) A．一直变大 B．一直变小 C．先变大后变小 D．先变小后变大 答案　13.B　14.D 解析　第13题，东阳市城区纬度为29°N，冬至日正午太阳高度＝90°－(29°＋23°26′)＝37°34′，接近37.5°，楼间距均为45米，为确保一年内正午阳光照射不受影响，则与南面楼高差不能超过45米×tan37.5°≈34.65米，因为楼层高2.8米，故与南面楼层高度差不能超过12层。因此17号楼正午室内有采光的情况，则楼层大于13层(每栋楼楼层共25层)，又因为总体上楼层越高房价越贵，从经济实用角度不需要太高楼层，故选择14层，B正确。第14题，从地球运行至公转轨道近日点开始之后的半年内，即从1月初至7月初，故半年内经过夏至日；正午太阳高度角大小与正午照射到屋内阳光面积大小呈负相关。故从1月初到夏至日，随着正午太阳高度角变大，正午照射到屋内阳光面积变小；从夏至日至7月初，随着正午太阳高度角变小，正午照射到屋内阳光面积变大。故选D。 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15～16题。 15．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 16．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　15.C　16.A 解析　第15题，根据图示可知，此日海口正午太阳高度角为72°，且太阳位于海口南面，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16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。 17．(2024·江苏期中)读“地球公转和自转运动示意图”(图乙对应图甲中的A位置北极上空俯视放大图)，回答下列问题。(18分) (1)在图乙右上角粗线上画箭头表示地球的自转方向，用粗黑线标出晨线；写出图乙时刻太阳直射点的地理坐标________。(4分) (2)该日Q(晨昏线与经线交点)地的昼长为____小时，日出地方时为____时。(4分) (3)当地球公转到C位置时，该日南半球昼夜长短的分布规律是什么？(4分) (4)画出图乙中M点(位于极圈)一年中正午太阳高度变化情况。(用折线表示)(6分) 答案　 (1) (23°26′N,0°) (2)18　3 (3)南半球昼长夜短，且纬度越高昼越长，南极圈及其以南地区出现极昼现象。 (4) 解析　(1)图乙是在北极上空的俯视图，所以地球自转方向是逆时针方向。根据晨线、昏线概念，顺着地球自转方向，由夜半球进入昼半球的分界线是晨线，由昼半球进入夜半球的分界线是昏线。根据图甲可知，对着太阳的一侧为白天，因此晨昏线左侧部分为白昼，北极圈及其以北出现极昼现象，可以判断这是北半球夏至日太阳光照图。即图乙晨昏线左侧为昼半球，右侧为夜半球，可以判断出PM为晨线，MN为昏线。作图如下： 夏至日，太阳直射点位于北回归线(23°26′N)；太阳直射点(地方时为12时)所在的经线是昼半球的中央经线，由图可知是0°经线，故太阳直射点坐标为(23°26′N,0°)。(2)P位于晨线与赤道的交点，地方时为6时，Q与P相差3小时，且位于P的西边，所以Q为3时且正在日出；根据公式昼长＝2×(12－日出时刻)，可知该日Q地的昼长为18小时。(3)当地球公转到C位置时，为北半球冬至日，此时太阳直射点位于南回归线，南半球昼长夜短，且纬度越高昼越长，南极圈及其以南地区出现极昼现象。(4)M点位于北极圈上，一年中夏至日正午太阳高度达到最大值，约为47°；冬至日达到最小值，为0°。二分日正午太阳高度为23°26′，标出二分二至点，连线画出，如下图示： 学科网（北京）股份有限公司 $