第1章 第2节 课时2 正午太阳高度的变化（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（湘教版）

本讲义聚焦正午太阳高度的变化这一核心知识点，从太阳高度角概念切入，系统梳理正午太阳高度的纬度（由直射点向南北两侧递减）和季节变化规律，结合H=90°-两点纬度差的计算方法，构建从概念到规律再到实际应用（楼间距、太阳能热水器安装等）的学习支架。 该资料以实例分析（如神舟十三号驻留期间正午太阳高度差值问题）培养综合思维，通过二分二至日折线图等图表提升区域认知，设计太阳能热水器改造、遮阳棚影子变化等实践题强化地理实践力。课中例题助于规律理解，课后对点练可查漏补缺，有效提升教学效果与学生应用能力。

课时2　正午太阳高度的变化 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、正午太阳高度的变化 1．太阳高度角 (1)太阳高度角 太阳光线与地平面之间的夹角(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，太阳高度为90°；在晨昏线(圈)上，太阳高度为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)。 2．正午太阳高度的变化规律 (1)正午太阳高度的纬度变化规律 同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。 ①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。 ②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。 ③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)正午太阳高度的季节变化规律 北半球节气 达最大值的地区 达最小值的地区 夏至 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 赤道 南、北两极点 3.正午太阳高度的计算方法 公式：H＝90°－两点纬度差。 注：“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： H＝90°－A、B纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。 C点(23.5°S)正午太阳高度： H＝90°－B、C纬度差＝90°－(10°＋23.5°)＝56.5°。 [核心归纳]　正午太阳高度的变化规律 (1)看太阳直射点的位置，比较正午太阳高度大小 “远小近大”：即距离太阳直射点所在的纬线越远，正午太阳高度越小；距离越近，则越大。 ①同线相等规律：同一纬线上正午太阳高度相等。 ②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。 (2)看太阳直射点的移动，确定正午太阳高度的变化 “来增去减”：即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。如图所示： (3)不同纬度正午太阳高度“数值”的年变化特征 (4)看纬度位置，总结正午太阳高度的年变化幅度 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23.5°，回归线上为47° 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47°) 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47°，极点上为23.5° (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，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，日影越短；太阳高度越小，日影越长。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。 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·cotH。 6．计算太阳能热水器的安装角度 太阳能热水器的集热板要根据正午太阳高度的季节变化来调整角度，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)。 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。 [思考]　从改善住宅采光条件考虑，我国南北方楼间距有何差异？ 答案　从改善住宅采光条件考虑，由于北方的正午太阳高度相对南方地区较小，为使楼房底层获得较好的采光，北方楼间距一般大于南方。 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，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。 (2024·北京东城区期中)吉林(126°33′E，44°N)某同学对传统的太阳能热水器进行了改造(下图)。为使集热效率达到最高，应保持正午太阳光与集热板垂直。据此完成1～2题。 1．集热板与地面夹角最大值与最小值分别为(　　) A．46.5°　23.5° B．69.5°　22.5° C．66.5°　22.5° D．67.5°　20.5° 2．若采用“立竿测影”的方法测定某日太阳直射点的纬度时，必须观测和记录的数据(竹竿长度已知)是(　　) A．日最短竿影长度 B．日最短竿影方位 C．北京时间 D．白昼长度 答案　1.D　2.A 解析　第1题，读图可知，集热板与地面夹角应与正午太阳高度角互余；当地纬度为44°N，最大正午太阳高度为90°－(44°－23.5°)＝69.5°，集热板与地面夹角最小值应为90°－69.5°＝20.5°；最小正午太阳高度为90°－(44°＋23.5°)＝22.5°，因此集热板与地面夹角最大值应为90°－22.5°＝67.5°。第2题，通过记录当日最短的竿影长度，才能根据竹竿和竿影的长度计算出当日正午太阳高度，进而根据正午太阳高度的计算公式计算出当日太阳直射点的纬度。 课时对点练 [分值：100分] (选择题1～8题，每小题5分，共40分) 读下图(图中阴影区表示黑夜)，完成1～2题。 1．下列关于①地地理特征的叙述，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．此日正午太阳高度为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地的经度为90°W，位于西半球，A错误；根据地球自转方向可知，①地在昏线上，所以此刻太阳高度为0°，B错误；①地位于赤道上，自转线速度为1 670 km/h，C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地该日正午太阳高度为90°，D正确。第2题，由上题可知，该日太阳直射赤道，全球正午太阳高度由赤道向南北两侧递减，赤道上正午太阳高度为90°，图中①②③纬度由低到高，因此该日正午太阳高度：①>②>③，A正确。 (2025·四川绵阳开学考试)某地(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3～4题。 3．9月23日，为使热水器有最好的效果，调节支架使热水器集热板与地面的夹角为(　　) A．23.5° B．33° C．57° D．66.5° 4．一年中，活动支架最矮的日期是(　　) A．春分日 B．夏至日 C．秋分日 D．冬至日 答案　3.B　4.B 解析　第3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°，图中角H为正午太阳高度，所以角H为57°，为使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，也就是图中的角α与角H互余，因此热水器集热板与地面夹角角α为33°，故选B。第4题，为了最大限度接受太阳光照，太阳能热水器集热板与地面的倾角(α)和正午太阳高度(H)始终保持互余的关系。当该地正午太阳高度最大的时候，时间为夏至日，活动支架最矮，B正确。 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5～6题。 5．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 6．图中，箭头P指示的方位是(　　) A．东 B．南 C．西 D．北 答案　5.D　6.D 解析　第5题，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6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。 周公测景台(34.5°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．(23.5°N,120°E) B．(23.5°N,113°E) C．(23.5°S,120°E) D．(23.5°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34.5°N，正午太阳高度最大时，太阳直射点应位于北回归线(23.5°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(23.5°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34.5°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°－(34.5°＋23.5°)＝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9～14题，每小题7分，共42分) (2024·安徽宣城期中)建筑中庭顶部，有一种采用玻璃板下铺设百叶遮阳的建筑形式，可对射入室内的光照强弱进行调节。为达到较好的遮阳效果，百叶和正午射入光线要始终保持垂直。某地位于南半球，该地昼长最长时，正午太阳高度达到最大。如图示意中庭以及顶部百叶。据此完成9～10题。 9．为达到较好的遮阳效果，该地一年中绝大部分时间百叶上面的朝向是(　　) A．东 B．南 C．西 D．北 10．该地百叶与地面夹角最大时的日期是(　　) A．3月21日前后 B．6月22日前后 C．9月23日前后 D．12月22日前后 答案　9.D　10.B 解析　第9题，材料信息显示，该地位于南半球，昼长最长时，正午太阳高度最大，表明该地位于南回归线以南，正午太阳位于正北方，且为达到较好的遮阳效果，百叶和正午射入光线要始终保持垂直，故一年大部分时间百叶上面应朝北。第10题，材料信息显示，为达到较好的遮阳效果，百叶和正午射入光线要始终保持垂直(如下图)；再结合上题分析，该地位于南回归线以南，百叶与地面的夹角和当地的正午太阳高度是互余关系。因此当该地百叶与地面夹角最大时，当地的正午太阳高度最小，应为6月22日前后。故选B。 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。 (2024·江苏连云港期中)吕老师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，东阳市城区纬度位于29°N，冬至日正午太阳高度＝90°－(29°＋23.5°)＝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号楼全年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。 15．阅读材料，完成下列问题。(18分) 某校(北回归线以北)地理课外小组做了如下实践活动。如图所示，在该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·cot36.5°。(tan35°≈0.7，tan45°＝1，tan60°≈1.732) (1)该小组测得当地纬度为________。(2分) (2)在M楼楼顶上安装太阳能热水器，热水器集热板合理的倾角介于________和________之间。(4分) (3)房地产开发商在M楼南建造了一幢商品住宅楼(如下图)，某户居民买到了M楼一层的一套房子，冬至日入住后发现正午前后太阳光线被南楼挡住。该房主准备以“争取采光权”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。(6分) (4)此后半年内，当地正午太阳高度会如何变化？(6分) 答案　(1)北纬30°(或30°N) (2)6.5°　53.5° (3)能。由材料中OP长度为一年中最长且为h·cot36.5°，可知该地冬至日正午太阳高度为36.5°，与35°接近，根据南楼高69 m和tan35°≈0.7，可计算出楼间距最少约为98.6 m，远大于40 m。 (4)此日当地正午太阳高度为一年中最小值，此后逐渐变大，半年后当地正午太阳高度达到一年中的最大值。 学科网（北京）股份有限公司 $