第1章 第2节 课时4 正午太阳高度的变化与应用（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（人教版）

本讲义聚焦正午太阳高度的变化与应用核心知识点，系统梳理太阳高度角概念、正午太阳高度计算方法，阐述其从太阳直射点向南北两侧递减的纬度变化规律及季节变化特征，构建“概念-计算-规律-应用”的学习支架。 资料以综合思维整合时空分布规律与实际问题，通过神舟十三号驻留期间正午太阳高度差值分析、浙江停车场遮阳棚影子变化等实例培养地理实践力，结合不同纬度正午太阳高度差异渗透区域认知。课中方法技巧与例题解析辅助教学，课后课时对点练助力学生查漏补缺，提升解决楼间距、太阳能安装等实际问题的能力。

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。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。 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)。 [方法技巧]　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。 如下图所示： 当太阳直射B点(10°N)时，A点(30°N)正午太阳高度HA＝90°－AB两点纬度差＝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两点纬度差＝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线向南北两侧递减。如下图所示： ①春、秋分日：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。 [方法技巧] (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′ (2022·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1～2题。 1．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 2．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　1.A　2.D 解析　第1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2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。 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．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。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，正午日影北半球夏至日朝向正南，冬至日朝向正北，太阳直射时日影最短(等于0)。 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射，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。 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互余，如上图，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。 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，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。 2．12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”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，位于北回归线以北地区。正午时，太阳始终位于该地的正南方，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1～8题，每小题5分，共40分) (2024·甘肃酒泉期中)读图(图中阴影区表示黑夜)，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，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，太阳直射赤道，因此①点正午太阳高度为90°，D正确；①点位于赤道，自转线速度为1 670 km/h，C错误。第2题，由上题可知，此时太阳直射赤道，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①②③三地纬度由低到高，因此正午太阳高度：①>②>③，A正确。 (2025·江苏南京期末)下图为我国甲、乙两个不同地区房屋院落的尺度，图中角度为夏至日的正午太阳高度。读图，完成3～4题。 3．甲、乙两个院落可能分别位于(　　) A．浙江、江苏 B．新疆、云南 C．广东、黑龙江 D．福建、北京 4．与甲地相比，乙地院落尺度更大的主要影响因素是(　　) A．热量 B．降水 C．光照 D．地形 答案　3.D　4.C 解析　第3题，由材料分析可知，甲、乙两院落位于我国，夏至日太阳直射北回归线，甲地正午太阳高度为87°，说明甲地的纬度为20°26′N或者26°26′N，浙江和新疆的纬度不符合题意，故排除A、B；该日，乙地的正午太阳高度为73°，说明乙地的纬度为40°26′N，黑龙江的纬度较高，排除C；北京纬度约为40°N，符合题意。故选D。第4题，正午太阳高度不同，建筑物产生的影子不同，会影响院内的采光条件，乙地的纬度较高，冬至日正午太阳高度小，影子较长，因此为了避免建筑物遮挡光照，院落尺度更大。故选C。 下图为“四个地点一年中正午太阳高度变化及正午太阳方向示意图”。读图，完成5～6题。 5．四地中，无太阳直射现象的是(　　) A．① B．② C．③ D．④ 6．四地中，位于赤道地区的是(　　) A．① B．② C．③ D．④ 答案　5.D　6.A 解析　第5题，根据所学知识可知，南北回归线之间的热带地区有太阳直射现象，且太阳直射该地时，该地的正午太阳高度为90°。据图可知，①②③地都出现正午太阳高度为90°的情况，只有④地没有出现，可知④地没有太阳直射现象。第6题，太阳直射点以赤道为中心，在南北回归线之间作往返运动，因此当太阳直射赤道时，赤道地区的正午太阳高度最大，为90°；当太阳直射南回归线和北回归线时，赤道地区的正午太阳高度最小，根据正午太阳高度的计算公式H＝90°－纬度差可知，H最小＝90°－23°26′＝66°34′。结合图示可知，符合题意的是①。 (2024·河南期中)周公测景台(34°26′N,113°E)是我国古代用于观测日影的天文仪器，由表(直立的柱子)和圭(与表相连的石座)组成，通高3.91米，因一年中总有一天的某一时刻当太阳光照射在表上时，地面上没有表的影子，故称无影台。下图为“二分二至日正午周公测景台光照示意图”(tan32°≈0.62，tan56°≈1.48，tan79°≈5.14)。据此完成7～8题。 7．周公测景台出现无影现象时，太阳直射点的坐标是(　　) A．(23°26′N,120°E) B．(23°26′N,113°E) C．(23°26′S,120°E) D．(23°26′S,113°E) 8．一年中，正午时K点与表影顶端的最长距离约为(　　) A．0.8米 B．2.6米 C．3.9米 D．6.3米 答案　7.B　8.D 解析　第7题，周公测景台出现无影现象时，即正午太阳高度最大时，该地位于34°26′N，正午太阳高度最大时，太阳直射点应位于北回归线(23°26′N)上。由于该现象发生在周公测景台(113°E)的正午，因此太阳直射点的经度也应为113°E。综上所述，太阳直射点的坐标应为(23°26′N,113°E)，B正确。第8题，结合图示可知，一年中正午时K点与表影顶端的距离最长时，即该地正午太阳高度最小时。该地位于34°26′N，一年中正午太阳高度最小应是冬至，此时的正午太阳高度为：90°－(34°26′＋23°26′)≈32°，由材料“由表(直立的柱子)和圭(与表相连的石座)组成，通高3.91米”可知，正午时K点与表影顶端的最长距离应为3.91/tan32°，大约为6.3米，D正确。 (选择题9～15题，每小题7分，共49分) (2024·贵州贵阳期中)2023年6月，由某公司自主研发的光伏发电“太阳花”，正式亮相云南省永仁县(26°N,101°E)综合智慧能源特色小镇。光伏发电“太阳花”形如花瓣(如图)，昼开夜合，并能随时调节转动使面板始终正对太阳。据此完成9～11题。 9．以下日期中，该小镇光伏发电“太阳花”水平转动角度最小的是(　　) A．元旦 B．劳动节 C．儿童节 D．国庆节 10．冬至日正午时，该小镇光伏发电“太阳花”面板与地面的夹角约为(　　) A．26°34′ B．49°26′ C．2°34′ D．81°26′ 11．夏至日这天，相较于该小镇，安装于北京(40°N)的光伏发电“太阳花”(　　) A．展开时间更短 B．水平转动角度更小 C．仰角变化幅度更小 D．正午影长更短 答案　9.A　10.B　11.C 解析　第9题，面板转动的水平角度大小与昼长有关，昼长越长，太阳在天空中移动的轨迹越长，面板转动的水平角度越大。四个日期中，劳动节和儿童节太阳直射点位于北半球，北半球昼长夜短，面板转动的角度较大；元旦和国庆节太阳直射点位于南半球，北半球昼短夜长，但元旦距离冬至日更近，白昼更短，因此面板转动的水平角度最小，A正确。第10题，云南省永仁县(26°N,101°E)冬至日该地光伏发电“太阳花”面板与地面的夹角与该日该地正午太阳高度互余，为49°26′。故选B。第11题，该地纬度是26°N，北京纬度是40°N，夏至日时，太阳直射北回归线，北京距离北回归线较远，其正午太阳高度小于该地，物影长于该小镇，排除D；该日北京昼长长于该小镇，“太阳花”展开时间更长，水平转动角度更大，排除A、B；北京正午太阳高度小于该小镇，一天中太阳高度变化幅度小于该小镇，则仰角变化幅度小于该小镇，C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样的烦恼，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12～13题。 12．王先生家的阳台正午时分每年没有阳光照射的时间大约为(　　) A．18天 B．36天 C．25天 D．50天 13．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　12.D　13.D 解析　第12题，正午太阳高度越小，南楼的影子越长，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，阳光不能照射进王先生家的阳台，即50天左右。第13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，相同情况下晾衣架竿的高度，绳索长度更长，因此，天津李先生家正午时悬挂晾衣架的绳索长度较短。 来自某地的吕老师工作多年后，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14～15题。 14．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 15．从地球运行至公转轨道近日点开始之后的半年内，正午照射到吕老师室内的阳光面积(　　) 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　14.B　15.D 解析　第14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′，楼间距均为45米，为确保一年内正午阳光照射不受影响，则南面楼高不能超过45米×tan37.5°≈34.65米，因为楼层高2.8米，故南面楼层高度不能超过12层。因此17号楼正午室内有采光的情况，需楼层大于13层(每栋楼楼层共25层)，又因为总体上楼层越高房价越贵，从经济实用角度分析，故选择14层，B正确。第15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。故从1月初到夏至日，随着该地正午太阳高度变大，正午照射到室内阳光面积变小；从夏至日至7月初，随着正午太阳高度变小，正午照射到室内的阳光面积变大。故选D。 16．(2024·吉林长春期中)图1、图2分别表示同一时刻地球上两区域昼夜分布情况，回答下列问题。(11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________，在下图中画出该日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)(3分) 答案　(1)(21°S,105°W) (2)从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为太阳直射的经线，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从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)的地方时是4时，且M地位于晨线上，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，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 $