内容正文:
湘教版(2019)选择性必修一
第二节 地球的公转
第一章 地球的运动
第三课时
新课导入
四季皆如愿,岁岁皆安然
核心素养
人地协调观
认识公转产生四季更替等自然节律,理解人类农业生产与日常生活需顺应季节变化规律,树立尊重自然节律的人地协调观念。
区域认知
依据正午太阳高度和昼夜长短的纬度变化规律,理解五带划分的空间差异,形成从公转影响角度认识全球热量区域分布的空间认知。
综合思维
将黄赤交角、公转轨道特点与太阳直射点回归运动综合联系,分析正午太阳高度和昼夜长短变化的成因及四季五带形成的整体机制。
地理实践力
通过使用地球仪模拟公转演示太阳直射点移动、观测正午太阳高度角季节变化、计算昼夜长短等活动,提升地理模拟操作与观测能力。
课标要求:结合实例,说明地球运动(公转)的地理意义
教学重难点
01
重点
地球公转的特点
黄赤交角特点及影响
太阳直射点的回归运动
地球公转的地理意义(正午太阳高度和昼夜长短的变化,四季更替)
02
难点
正午太阳高度和昼夜长短的变化规律及其应用
地球公转
01
目录
C O N T E N T S
02
黄赤交角及其影响
03
地球公转的地理意义
日期 3月21日 6月22日 9月23日 12月22日
升旗时刻
(北京时间) 6时16分 4时46分 6时03分 7时33分
到北京天安门广场观看升旗仪式,是中华儿女的心愿与期盼。一年中的大部分日子,国旗升起的时刻就是天安门广场的日出时刻。下表为2018年天安门广场不同日期的升旗时刻。
什么一年中不同日子天安门广场的升旗时刻不相同?升旗时刻的变化规律是什么?
探索
图 天安门广场升旗仪式
地球公转的地理意义
03
昼夜长短的变化
昼弧和夜弧
概念:晨昏线把所经过的纬线分割成昼弧和夜弧,位于昼半球的部分叫昼弧,位于夜半球的部分叫夜弧
※昼弧和夜弧的长度,反映了该纬度地区昼夜的长短
※晨昏线与纬线圈的夹角变化范围为66°34′—90°,二分日时二者夹角为90°,二至日时二者夹角约为66°34′,且与极圈相切
a
b
c
昼弧夜弧关系 昼夜长短情况 结论
若昼弧长于夜弧(如图中b纬线) 昼长
夜短 昼弧占纬线圈总长度的比例越大,则昼越长;反之,则昼越短
若昼弧短于夜弧(如图中c纬线) 昼短
夜长
若昼弧等于夜弧(如图中a纬线) 昼夜
等长
昼夜长短的变化
昼弧和夜弧
活动
使用地球仪,或者以其他小型球体当作地球的模型,用一个手电筒射向这个球体,以代表太阳光。据此,完成相关任务。
昼夜不断交替,全球各地昼夜等长。
1. 当太阳直射赤道时,在地球自转过程中,全球各地的昼夜交替现象如何?
有。在南、北极圈及其以内地区没有昼夜交替现象。会出现极昼(极夜)现象。
2. 当太阳直射南(北)回归线时,在地球自转过程中,有没有无昼夜交替现象的地方?如果有,是哪些地方?会出现什么样的现象?
3. 绘制在地球公转过程中太阳直射赤道和南(北)回归线的示意图,并用图解法求出地球上另外两条特殊纬线的纬度,完成下表内容。
太阳直射的纬线 白昼消失的地区 黑夜消失的地区 简要说明
北回归线
南回归线
南极圈及其以南
北极圈及其以北
南极圈及其以南
北极圈及其以北
出现极昼极夜
出现极昼极夜
昼夜长短的变化
二分二至日昼夜长短分布
春分日、秋分日全球不同纬度的正午太阳高度昼长分布
北半球春分日(3 月 21 日前后)和秋分日(9 月 23 日前后),太阳直射赤道,正午太阳高度由赤道向南、北两侧递减,各纬度昼夜长短相等。
昼夜长短的变化
二分二至日昼夜长短分布
北半球夏至日全球不同纬度的正午太阳高度昼长分布
北半球夏至日(6 月 22 日前后),太阳直射北回归线,正午太阳高度由北回归线向南、北两侧递减,北半球各地昼最长、夜最短,北极圈以北为极昼。南半球则相反。
昼夜长短的变化
二分二至日昼夜长短分布
北半球冬至日全球不同纬度的正午太阳高度昼长分布
北半球冬至日(12 月 22 日前后),太阳直射南回归线,正午太阳高度由南回归线向南、北两侧递减,北半球各地昼最短、夜最长,北极圈以北为极夜。南半球则相反。
昼夜长短的变化
昼夜长短的季节变化规律(固定地点)
北半球夏半年(南半球冬半年)
时间 春分日 春分日—夏至日 夏至日 夏至日—秋分日 秋分日
太阳直射点 赤道 北半球(北移) 北回归线 北半球(南移) 赤道
昼夜长短变化 北半球 昼夜
等长 昼越来越长,夜越来越短 昼最长,夜最短;北极圈及其以北为极昼 昼越来越短,夜越来越长 昼夜
等长
南半球 昼越来越短,夜越来越长 昼最短,夜最长;南极圈及其以南为极夜 昼越来越长,夜越来越短
昼夜长短的变化
昼夜长短的季节变化规律(固定地点)
北半球冬半年(南半球夏半年)
时间 秋分日 秋分日—冬至日 冬至日 冬至日—春分日 春分日
太阳直射点 赤道 南半球(南移) 南回归线 南半球(北移) 赤道
昼夜长短变化 北半球 昼夜
等长 昼越来越短,夜越来越长 昼最短,夜最长;北极圈及其以北为极夜 昼越来越长,夜越来越短 昼夜
等长
南半球 昼越来越长,夜越来越短 昼最长,夜最短;南极圈及其以南为极昼 昼越来越短,夜越来越长
昼夜长短的变化
昼夜长短的纬度变化规律(固定地点)
赤道上终年昼夜等长,其他纬度地区除春分日、秋分日外,昼夜长短不等
夏半年
北半球各地昼长夜短,且纬度越高,昼越长,北极附近出现极昼现象。南半球反之
0°
北半球各地昼长达到一年中最大值,极昼范围也达到最大
夏至日
春秋分
0°
冬半年
0°
全球昼夜等长
北半球各地昼短夜长,且纬度越高,昼越短,北极附近出现极夜现象。南半球反之
北半球各地夜长达到一年中最大值,极夜范围也达到最大
冬至日
知识拓展
昼夜长短的纬度变化规律
对称规律:
同一天,北半球某纬度的昼长(夜长)等于南半球同纬度的夜长(或昼长),例如:20°N的昼长=20°S夜长
同一地的各日期中,关于夏至日(或冬至日)对称的两天,昼长相等,夜长也相等;关于春分日(或秋分日)对称的两天,其中一天的中昼长等于另一天的夜长
图 1-15 二分日全球正午太阳高度和昼长分布
图 1-16 夏至日全球正午太阳高度和昼长分布
图 1-17 冬至日全球正午太阳高度和昼长分布
知识拓展
昼夜长短的纬度变化规律
图 1-15 二分日全球正午太阳高度和昼长分布
图 1-16 夏至日全球正午太阳高度和昼长分布
图 1-17 冬至日全球正午太阳高度和昼长分布
递增规律(非极昼极夜区):
太阳直射点所在的半球(南半球或北半球)昼长夜短,且纬度越高,昼越长;另一半球昼短夜长,且纬度越高,夜越长
知识拓展
昼夜长短的纬度变化规律
图 1-15 二分日全球正午太阳高度和昼长分布
图 1-16 夏至日全球正午太阳高度和昼长分布
图 1-17 冬至日全球正午太阳高度和昼长分布
变幅规律:
赤道上终年昼夜平分;纬度越高,一年内昼夜长短变幅越大
知识拓展
昼夜长短的变化规律
图 1-15 二分日全球正午太阳高度和昼长分布
图 1-16 夏至日全球正午太阳高度和昼长分布
图 1-17 冬至日全球正午太阳高度和昼长分布
极昼(极夜)规律:
极昼(极夜)的起始纬度=90°-太阳直射点的纬度。纬度越高,极昼(极夜)出现的天数越多
昼夜长短的变化
昼夜长短变化与太阳直射点移动的关系(以北半球为例)
春分日
夏至日
秋分日
冬至日
次年春分日
23°26′N
0°
23°26′S
夏半年
冬半年
太阳直射点向北移,北半球昼渐长,夜渐短
太阳直射点向南移,北半球昼渐短,夜渐长
春秋分日
昼夜等长
昼夜长短状况与太阳直射点所在半球(南北半球)有关;
昼夜长短的变化取决于太阳直射点的移动
知识拓展
昼夜长短及日出日落时间计算
昼夜长短的计算(根据昼弧或夜弧的长度进行计算)
图1.16 北半球二分二至日全球的昼长和正午太阳高度
昼长时数=昼弧所跨经度数/15°
夜弧时数=夜弧所跨经度数/15°
知识拓展
昼夜长短及日出日落时间计算
昼夜长短的计算(根据日出和日落时间进行计算)
地方时12时把一天的白昼平分为相等的两份,如下图所示:
12时
正午
日出
日落
昼长=日落时间-日出时间(这里的日出时间、日落时间不必是地方时,但用区时计算时所用区时要统一)
昼长时数=(12:00-日出地方时)*2=(日落地方时-12)*2
夜长时数=(日出地方时-0)*2=(24:00-日落地方时)*2=24-昼长
0时
24时
上午
下午
下半夜
上半夜
(这里的日出时间、日落时间要求是地方时)
知识拓展
昼夜长短及日出日落时间计算
昼夜长短的计算(根据分布特点进行计算)
同纬度各地的昼长相等,夜长相等
同一天,南北半球纬度数相同的地区昼夜长短对称分布,如某日40°N的昼长等于40°S的夜长
同地点关于夏至日(或冬至日)对称的两日,其昼夜分布是一样的,即两日的昼长、夜长、日出地方时、日落地方时都相等。因为关于夏至日(或冬至日)对称的两日,太阳直射点在同一纬线上
知识拓展
昼夜长短及日出日落时间计算
昼夜长短的计算(特殊地点的昼长确定)
00
阳
光
夜半球
昼半球
极昼区,昼长=24小时,夜长=0时;极夜区,昼长=0,夜长=24小时
00
阳
光
夜半球
昼半球
赤道上,昼长=夜长=12小时
知识拓展
昼夜长短及日出日落时间计算
日出日落时间计算
日出时间=12:00-昼长/2
日落时间=12:00+昼长/2
知识拓展
“三看”法判断昼夜长短
昼夜长短状况——看“位置”
太阳直射点的位置决定昼夜长短状况。太阳直射点在哪个半球,哪个半球昼长夜短,且越向该半球的高纬度地区白昼时间越长。如下图所示:
知识拓展
“三看”法判断昼夜长短
昼夜长短变化——看“移动”
太阳直射点的移动方向决定昼夜长短的变化趋势,纬度高低决定昼夜长短的变化幅度。太阳直射点向哪个半球移动,哪个半球昼变长、夜变短;且纬度越高,昼夜长短变化幅度越大。如下图所示:
知识拓展
“三看”法判断昼夜长短
昼夜长短变化——看“分布”
①从空间分布来看,极圈内纬度越高,极昼和极夜的天数越多;极点半年极昼、半年极夜;极圈只有一天极昼、一天极夜。
②从时间变化来看,越靠近春分日和秋分日,极昼和极夜的范围越小;越靠近夏至日和冬至日,极昼和极夜的范围越大。
活动
(1)结合课文关于昼夜长短变化的描述,依据图1-15、图1-17中的相关数据,在图1-21中分别绘出冬至日、二分日昼夜长短的纬度分布。
1. 读图 1-21,完成相关任务。
图 1-21 昼夜长短的纬度分布
冬至日
冬至日
活动
回答丹霞:因为不同的季节,昼长不同,日出日落时间不同。
回答经纬:就地方时来说,赤道各地日出、日落时刻每天都一样,6:00日出,18:00日落
2. 回答丹霞、经纬提出的问题,如果你有问题也提出来,与同学共同探讨。
不同的季节,学校一般会执行不同的作息时间,其地理原因是什么呢?
就地方时来说,赤道各地日出、日落的时刻每天都一样吗?如果每天都一样,那什么时刻日出?
什么时刻日落呢?
地球公转运动与四季更替
春
夏
秋
冬
地球自转
地球公转
黄赤交角
太阳直射点的回归运动
昼夜长短的时空变化
正午太阳高度时空变化
太阳辐射在一年中呈现有规律的变化
四季更替
四季更替
四季的形成
四季更替
四季的划分
天文四季
夏季是一年中太阳高度最大、白昼最长的季节
冬季是一年中太阳高度最小、白昼最短的季节
春秋季是冬夏之间的过渡季节
四季更替
四季的划分
气候四季(北温带的一些国家)
为了使季节的划分与气候的变化大致吻合
3、4、5月为春季
6、7、8月为夏季
9、10、11月为秋季
12、1、2月为冬季
四季更替
四季的划分
我国传统四季
以立春、立夏、立秋、立冬分别作为四季的开始
西欧、北美地区的中高纬度国家传统四季
以春分、夏至、秋分、冬至分别作为四季的开始
四季更替
四季的划分
根据侯平均气温划分四季
每5天为一候,一年共73候。每5天的平均气温即候平均气温
候平均气温超过22℃的时候为夏季
候平均气温低于10℃的时期为冬季
介于两者之间的时期为春季和秋季
活动
二十四节气与四季
二十四节气是一年中地球绕太阳运行到二十四个规定位置上的日期。其划分源于我国黄河流域。各节气分别冠以反映自然气候特点的名称。秦汉时,以不违农时为中心,反映一年四季变迁,雨、露、霜、雪等气候变化物候特征的“二十四节气”已完全确立,成为农事活动主要依据。西汉刘安《淮南子·天文》中已有完整二十四节气的最早记载。汉武帝太初元年(公元前 104)实施的《太初历》首次将 “二十四节气”订入历法,明确了二十四节气的天文位置。
二十四节气是我国先民通过观察太阳周年运动,认知一年中时令、气候、物候等方面变化规律所形成的知识体系。二十四节气用来指导农业生产和日常生活,是我国传统历法的重要组成部分。国际气象界将这一时间认知体系誉为“中国的第五大发明”。2016 年,我国“二十四节气”被联合国教科文组织正式列入《人类非物质文化遗产代表作名录》。
我国传统上以二十四节气中的立春、立夏、立秋、立冬为起点,划分春、夏、秋、冬四季。西欧、北美国家多以春分、夏至、秋分、冬至为起点,划分春、夏、秋、冬四季。欧美四季的划分,比我国传统四季要推迟一个半月左右。
图 1-22 北半球四季的划分
活动
太阳直射点的移动。
1. 因日地距离的变化,地球在近日点获得的太阳辐射比远日点多 6.5%;因正午太阳高度和昼夜长短的变化,南北两半球各自获得的太阳辐射,夏半年比冬半年多57%。据此,完成相关任务。
(1)决定季节变化的主要因素是什么?
主要与太阳直射点的位置有关。地球经过近日点时,太阳直射南半球,北半球为冬季;地球经过远日点时,太阳直射北半球,北半球为夏季。
(2)在本节第 12 页的活动中,丹霞、经纬对距日远近与北半球的季节问题有所质疑。试运用所学知识,为他们释疑。
(1)决定季节变化的主要因素是什么?
活动
地球自转方向如下图所示。随着地球自转,晨(昏)线由东向西移动,角速度为15°/时。
2. 读图 1-23,完成相关任务。
(1)在图中绘出地球自转方向,说出晨(昏)线移动的方向及角速度。
图 1-23 某日太阳光照示意
(2)在图中用P1、P2 标出晨线与昏线的分界点,判断P1、P2 两地的地方时;用Q 标出太阳直射点的位置,描述晨昏线(圈)与太阳光线的关系,判断晨昏线(圈)上太阳高度的大小。
晨线与昏线的分界点P1、P2,和太阳直射点的位置Q标注如下图所示;P1的地方时为12时,P2的地方时为24时太阳光线始终与晨昏线(圈)垂直。晨昏线(圈)上太阳高度始终为 0°
P1
P2
Q
活动
一年中P1、P2纬度位置的变化范围都是66°34'—90°;
Q点纬度位置的变化范围为23°26'N—23°26'S。P1、P2,纬度值皆与Q点纬度值互余。
2. 读图 1-23,完成相关任务。
(3)讨论一年中 P1、P2、Q点纬度位置的变化范围,以及 P1、P2 与Q点纬度值的数量关系。角速度。
图 1-23 某日太阳光照示意
P1
P2
Q
活动
3. 试解释出现埃及太阳节奇观的原因。
神庙大门朝向一个方位,一年中有两天太阳直射点在南北回归线之间(不包括南北回归线)的同一纬度上,故一年中有两天清晨太阳的入射方向是一致的,都从神庙大门射入。
知识拓展
五带的划分
以南北回归线和南北极圈为界,可以把地球表面粗略地划分为热带、北温带、南温带、北寒带和南寒带
知识拓展
黄赤交角与五带范围的关系
黄赤交角的度数=回归线的度数
极圈的度数=90°-黄赤交角的度数=90°-回归线的度数
黄赤交角变化会导致热带、温带、寒带的范围发生变化。
黄赤交角变化 增大 减小
五带范围变化 热带 扩大 较小
温带 减小 扩大
寒带 扩大 减小
探索回顾
到北京天安门广场观看升旗仪式,是中华儿女的心愿与期盼。一年中的大部分日子,国旗升起的时刻就是天安门广场的日出时刻。下表为2018年天安门广场不同日期的升旗时刻。
什么一年中不同日子天安门广场的升旗时刻不相同?升旗时刻的变化规律是什么?
原因:一年中天安门广场的昼长在变化。
变化规律:昼长越长,升旗越早;昼长越短,升旗越晚。一年中,北京昼长最长的一天是夏至日(6月22日前后),最短的一天是冬至日(12月22日前后)从冬至日到次年夏至日,北京天安门广场升旗时刻越来越早;从夏至日到冬至日,升旗时刻越来越晚。
图 天安门广场升旗仪式
日期 3月21日 6月22日 9月23日 12月22日
升旗时刻
(北京时间) 6时16分 4时46分 6时03分 7时33分
课堂小结
昼夜长短的变化
昼弧和夜弧
昼夜长短的变化规律
四季更替
形成
划分
课堂练习
家住江苏徐州铜山区(34°N,117°E)的小李随家人去看房,选中面积为118平方米的一个方正户型。小李对楼间距和楼层都比较满意,下图为“平面户型示意图”。据此完成下面小题。
1.小李想在次卧室沐浴落日余晖,应该选择在( )
A.冬至日 B.秋分日
C.春分日 D.夏至日
解析:“落日余晖”是指傍晚太阳从西边落山时的阳光,读图可知,次卧室位于房屋西北侧,窗户朝向正北,夏至日太阳直射北半球,除极昼极夜区域外全球日落西北,落日余晖可照进室内,D正确;春秋分正西日落,冬至日西南日落,光线无法进入次卧室,A、B、C错误。
D
2.某日北京时间6:24,小李打开客厅窗户时刚好看到日出,则当天日落时刻约为( )
A.17:48 B.18:00 C.18:24 D.17:36
解析:铜山区经度为117°E,北京时间比该地地方时早12分钟,日出北京时间6:24对应当地地方时6:12,该地昼长=(12:00-日出地方时)×2=(12:00-6:12)×2=11小时36分钟。该地日落地方时=12:00+昼长/2=12:00+5:48=17:48,换算成北京时间:17:48+12分钟=18:00,B正确,ACD错误。
B
北京时间6月22日5时34分,一摄影师在我国西安(34°N,109°E)用相机记录下了日出的美景(如图)。据此完成下面小题。
3.相机镜头大致朝向( )
A.东北 B.西南
C.东南 D.西北
解析:6月22日,太阳直射点在北半球,西安日出东北,摄影师拍摄日出的美景,镜头大致朝向东北,A正确,B、C、D错误。
A
4.这天当地昼长约为( )
A.13小时20分钟 B.14小时20分钟 C.15小时20分钟 D.16小时20分钟
解析:北京时间5时34分当地日出,根据经度可知当地的地方时(109°E)比北京时间(120°E)晚44分钟(经度相差1°,时间相差4分钟),则日出地方时为5时34分-44分=4时50分,日落时间=24-日出时间=19时10分;昼长=日落时间-日出时间=19时10分-4时50分=14时20分钟,B正确,A、C、D错误。
B
昭苏县(43°N,81°E),昼长最长可达15小时23分,每年夏季日落前的一个小时,多见彩虹景象。北京冬奥会开幕式倒计时17秒时,展示了芒种节气“昭苏麦田彩虹”景观。二十四节气是根据太阳在黄道上的位置来划分的,每个节气内太阳在黄道上运行15°。下图示意“昭苏麦田彩虹”景观及二十四节气位置。完成下面小题。
5.芒种(6月6日前后)太阳位于黄道的位置是( )
A.6 B.8
C.18 D.20
解析:黄道是太阳周年视运动轨迹,地球公转方向与太阳在黄道上的视运动均为逆时针。由材料可知,每个节气太阳在黄道上运行15°,图中黄道标注的数字应按逆时针顺序排列。夏至日太阳位于黄道上直射北回归线的位置,结合图示及常识,夏至对应图中“19”。芒种(6月6日前后)在夏至(6月22日前后)之前,间隔约16天,即约为1个节气(15°),故芒种位置为夏至前1个节气,即图中“18”,C正确,A、B、D错误。
C
昭苏县(43°N,81°E),昼长最长可达15小时23分,每年夏季日落前的一个小时,多见彩虹景象。北京冬奥会开幕式倒计时17秒时,展示了芒种节气“昭苏麦田彩虹”景观。二十四节气是根据太阳在黄道上的位置来划分的,每个节气内太阳在黄道上运行15°。下图示意“昭苏麦田彩虹”景观及二十四节气位置。完成下面小题。
6.与芒种期间昭苏昼夜长短状况最接近的节气是( )
A.小暑(7月7日前后)
B.小寒(1月6日前后)
C.大雪(12月7日前后)
D.夏至(6月22日前后)
解析:昭苏位于43°N,芒种(6月6日前后)接近夏至(6月22日前后),此时昼长接近一年中最大值。昼夜长短状况关于夏至日对称,即与夏至日相差相同天数的日期,昼夜长短最接近。芒种与夏至相差约16天,小暑(7月7日前后)与夏至相差约16天,故小暑期间昼夜长短与芒种最接近,A正确,B、C、D错误。
A
教考衔接
城市 日出时刻 日落时刻
甲 07:06 16:48
乙 07:57 18:07
丙 08:12 17:54
(2025·甘肃·高考真题)下表为我国三个城市2024年12月某日的日出日落时刻(北京时间)。据此完成下面小题。
1.纬度相同的城市是( )
A.甲和乙 B.甲和丙
C.乙和丙 D.甲乙丙
解析:根据所学知识可知,纬度相同的地区,同一天的昼长(或夜长)应相等。昼长计算公式为:昼长=日落时刻-日出时刻(北京时间)。甲城市昼长:16:48-07:06=9小时42分钟;乙城市昼长:18:07-07:57=10小时10分钟; 丙城市昼长:17:54-08:12=9小时42分钟。甲和丙的昼长相等,说明两城市纬度相同,B正确;乙昼长与甲、丙不同,排除与甲或丙同纬度的可能,ACD错误。故选B。
B
城市 日出时刻 日落时刻
甲 07:06 16:48
乙 07:57 18:07
丙 08:12 17:54
(2025·甘肃·高考真题)下表为我国三个城市2024年12月某日的日出日落时刻(北京时间)。据此完成下面小题。
2.乙、丙两城市日出时刻(北京时间)相同时( )
A.北极圈以北全部出现极夜
B.甲城市太阳高度全年最大
C.乙城市日出正东日落正西
D.丙城市白昼长度全年最长
解析:根据乙丙两地的日出日落时刻,可计算出两地正午时刻对应的北京时间基本相当(乙地正午为北京时间13:02,丙地正午为北京时间13:03),由此可知两地经度差异极小(几乎可以看成位于同一条经线)。因此,位于不同纬度的两地日出时刻(北京时间)相同,只可能是春秋分日前后。春秋分时,太阳直射赤道,全球日出正东、日落正西,C正确。北极圈极夜仅出现在冬至,与春秋分无关,A错误。甲城市没有位于赤道,春秋分日太阳高度没有达到全年最大,B错误。丙白昼最长在夏至,而非春秋分,D错误。故选C。
C
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