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 浙江专版）

本讲义聚焦高中地理“正午太阳高度的变化”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与季节变化规律，详解计算方法，进而延伸至楼间距、太阳能热水器安装等实际应用，构建概念-规律-计算-应用的完整学习支架。 该资料以实例分析（如神舟十四号驻留期间正午太阳高度差值、浙江房屋采光问题）为特色，通过例题与课时对点练培养综合思维与地理实践力，课中辅助教师直观讲解规律，课后助力学生结合实际问题巩固知识，有效查漏补缺。

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° (2024·浙江台州期中)2022年6月5日，神舟十四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12月4日，航天员返回地球。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(　　) 2．驻留期间，酒泉卫星发射中心发射塔与上海明珠电视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.B　2.D 解析　第1题，2022年6月5日至12月4日航天员驻留空间站，在此期间，6月5日开始到7月初，地球运动经过远日点，到达远日点时公转角速度达到最慢，7月初后，公转角速度开始变快。因此地球绕太阳运动角速度大小是先变小后增大，B正确。第2题，酒泉卫星发射中心发射塔与上海明珠电视塔两地都位于北回归线以北，每天正午时两地太阳直射点的纬度一样，实际差值为两地纬度差，因此，驻留期间两地之间正午太阳高度的差值始终保持不变，D正确。 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。 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①②③三地纬度由低到高，因此该日正午太阳高度：①>②>③，A正确。 (2024·浙江金华开学考试)某地(33°N)某同学对传统的太阳能热水器进行改造(如下图)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。 (2024·浙江嘉兴检测)下图为“浙江省某中学教学楼(部分)的顶层示意图”。读图完成7～8题。 7．教室以采光好、强光不直接射入为宜，下列教室可能符合此条件的是(　　) A．教室1 B．教室2 C．教室3 D．教室4 8．当教室4正午室内地面光照面积不断增大时(　　) ①该地正午太阳高度逐渐减小　②当地正午太阳高度先变大后变小　③太阳直射点向北移　④太阳直射点向南移 A．①② B．②③ C．①④ D．①③ 答案　7.B　8.C 解析　第7题，浙江省位于北回归线以北，正午太阳位于正南方向，教室1南边有楼梯等建筑物阻挡，采光不好；教室3、4南边正午有强光射入。故选B。第8题，教室4正午室内地面光照面积不断增大时，该地正午太阳高度不断减小，太阳直射点向南移，①④正确。故选C。 (选择题9～14题，每小题7分，共42分) (2024·浙江台州期末)登封观星台位于河南省登封市(34.5°N,113°E)，观星台上两小屋之间有一横梁(离地约13米)，台下正北方有一长堤(长约31米)。下面图1为“登封观星台位置及景观图”，图2为“地球公转轨道及二分二至日示意图”。完成9～10题。 9．横梁在“长堤”上的正午影子先缩短后变长的时段是(　　) A．甲→乙→丙 B．乙→丙→丁 C．丙→丁→甲 D．丁→甲→乙 10．若黄赤交角变小，则该地正午时横梁在“长堤”上投影位置更偏南的日期是(　　) A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 答案　9.C　10.B 解析　第9题，根据图2可判断乙是冬至日(12月22日前后)，丙是春分日(3月21日前后)，丁是夏至日(6月22日前后)，甲是秋分日(9月23日前后)。登封市位于北回归线以北地区，正午影子先缩短后变长，说明正午太阳高度角先变大后变小，则太阳直射点先北移至北回归线，后南移，即该时段需经过夏至日(丁)，C正确。第10题，若黄赤交角变小，则南北回归线纬度数减小。该地位于北回归线以北，正午太阳常年位于正南方，正午影子常年朝北，正午时横梁在“长堤”上投影位置更偏南，说明正午太阳高度角变大，即当地与太阳直射点间的纬度差减小。甲、丙是二分日，太阳直射点位于赤道，纬度差不变，排除A、C；乙是冬至日，由于南回归线纬度数减小，该日当地与太阳直射点的纬度差减小，符合题意，B正确；丁是夏至日，由于北回归线纬度数减小，该日当地与太阳直射点的纬度差变大，不符合题意，D错误。 (2024·浙江期中)家住M市(约21.5°N)的老李准备在退休后在下图小区的二栋买套房子养老。两栋楼的楼高均为42米，楼层层高均为3米，楼间距如图1所示。小区有一地面停车场，停车场东西向长度与楼东西向宽度一致，车位布置如图2。完成11～12题。 11．为了全年都能在正午晒到太阳，老李可以选择的最低楼层是(　　) A．4楼 B．5楼 C．6楼 D．7楼 12．老李想在停车场买一停车位，为了避免日晒，最好选择(　　) A．甲车位 B．乙车位 C．丙车位 D．丁车位 答案　11.B　12.D 解析　第11题，该地位于北半球，冬至日此地正午太阳高度最小，南楼(即一栋)影长最长，若此日室内能见到阳光，则全年都能晒到太阳。冬至日该地太阳高度最低约为H＝90°－(23.5°＋21.5°)＝45°，两楼间距为30米，由于南楼阻挡，北楼太阳照不到的高度约42－30＝12(米)，楼层高3米，约4层，故冬至日正午可以被太阳照到的最低楼层是5楼，B正确。第12题，该地位于北半球，夏季太阳从东北方向升起，西北方向落下，停车场最东侧和最西侧被太阳照射时间较长，排除甲、丙两车位；乙、丙两车位均位于停车场中部，被太阳照射的时间较短，丁车位因更靠近南楼(二栋)，受遮挡的时间更长，被太阳照射的时间更短。故选D。 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13～14题。 13．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 14．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　13.D　14.D 解析　第13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14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。 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 $