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
第一课时
新课导入
地球的公转
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
阿布·辛拜勒神庙是古埃及第十九王朝法老拉美西斯二世(约公元前 1304—公元前1237)建造的大型岩窟神庙。3 000 多年前的神庙设计者精确地运用多学科的知识,把神庙设计成为一年中只有拉美西斯二世生日(2 月21 日)和登基日(10 月 21 日)的清晨,太阳光才能从神庙大门射入,穿过 60 多米长的庙廊,照到神庙尽头拉美西斯二世的石像上。人们把这一奇观发生的时日,称为“太阳节”。
1.计算拉美西斯二世生日至春分日、秋分日至登基日的天数,你有何发现?
2.太阳节奇观的出现,与太阳光的入射方向和入射角度密切相关。想一想,在每年的2月21日和10月21日这两天内,太阳照耀石像的时间是否会持续很久?
图 1-11 阿布·辛拜勒神庙
图 1-10 阿布·辛拜勒神庙地理位置
探索
20世纪60年代,因兴建阿斯旺水坝,将阿布·辛拜勒神庙按原样向高处搬迁了60米,以确保它不会被水淹没。不过,现在太 阳节奇观出现的时间已有偏差。
地球的公转
01
概念
地球绕太阳运行叫作公转。
注:二分日和二至日皆就北半球而言。
图 1-12 地球公转轨道示意
特点
公转轨道
图 1-12 地球公转轨道示意
概念:地球绕太阳运行的路径
特点:地球公转轨道是一个近似正圆的椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上
特点
公转方向
自西向东。从北极和南极上空看,地球公转方向和地轴偏转方向都是不同的。
N
N
N
N
从北极上空看,呈逆时针方向
N
N
N
N
从南极上空看,呈顺时针方向
S
S
S
S
S
S
S
S
特点
公转速度
根据公转一周的角度和周长,结合公转周期,得出公转的平均角速度约59′/天,平均线速度约30千米/秒
春分
夏至
秋分
冬至
近日点
1月初,地球距离太阳最近
远日点
7月初,地球距离太阳最远
速度最快
速度最慢
逐渐变慢
逐渐变慢
角速度:61′/d
线速度:30.3km/s
角速度:57′/d
线速度:29.3km/s
特点
公转周期
周期 概念 参考点 时间长度 意义
1回归年 以太阳为参照物,是地球绕太阳公转一圈所需要的时间 太阳 365日5时48分46秒
地球围绕太阳公转不到360° 太阳直射点回归运动的周期,多用于生产和生活
1恒星年 太阳中心连续两次通过地球与某一恒星连线的时间间隔 恒星 365日6时8分10秒
地球围绕太阳公转360°
地球公转的真正周期 ,多用于天文学研究
现行的公历就是按回归年的长度制定的,平年为365日,闰年为366日
活动
1.北半球每年夏半年(自春分日至秋分日)的日数为186天,冬半年(自秋分日至次年春分日)的日数为179天。结合图1-12,分析北半球夏半年比冬半年多出7天的原因。
北半球夏半年(自春分日至秋分日),地球经过远日点,公转速度较慢,冬半年(自秋分日至次年春分日),地球经过近日点,公转速度较快,因此夏半年比冬半年多出7天。
地球公转轨道上离太阳最近的点叫作近日点,距太阳1.471亿千米;离太阳最远的点叫作远日点,距太阳1.521亿千米。每年1月初,地球经过近日点,公转速度较快;每年7月初,地球经过远日点,公转速度较慢。据此,完成相关任务。
图 1-12 地球公转轨道示意
活动
2. 参与丹霞、经纬的讨论,谈一谈你的看法。
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。
地球公转轨道上离太阳最近的点叫作近日点,距太阳1.471亿千米;离太阳最远的点叫作远日点,距太阳1.521亿千米。每年1月初,地球经过近日点,公转速度较快;每年7月初,地球经过远日点,公转速度较慢。据此,完成相关任务。
地球经过近日点时,北半球大部分地区正值隆冬,天气偏冷;而地球经过远日点时,北半球大部分地区正当盛夏,骄阳似火。这是真的吗?
逻辑上似乎说不通,正如寒冬向火,靠得近才会暖和嘛!除距离因素外,是不是还受到了其他因素的影响?
知识拓展
公转轨道上二分二至日的判断
如右图,A点日地距离较远,7月初应为夏至日稍后,B点日地距离较近,1月初应为冬至日稍后,再结合地球的公转方向判断C为春分日稍后,D为秋分日稍后。
日地距离法
地球公转轨道
B
14710万km
A
15210万km
C
D
知识拓展
公转轨道上二分二至日的判断
①连接日心和地心,将该线作为太阳光线。
②该线与地球表面的交点为太阳直射点(因为太阳光线与该点的地球表面垂直)。
③观察该点所在的南北半球位置,若在北半球(B点)
则为北半球夏至日(太阳直射北回归线),若在南半球(D点)则为北半球冬至日(太阳直射南回归线)。
地轴倾向法(连线法)
知识拓展
公转轨道上二分二至日的判断
①过地心(图中圆心)作太阳光线的垂线;该线为晨昏线(晨昏线与太阳光线始终垂直,且其所在平面通过地心)。
②观察南北极的极昼极夜状况,若北极圈内出现极昼、南极圈内出现极夜(阴影代表黑夜),则为北半球夏至日,反之为北半球冬至日。
垂线法(晨昏线法)
黄赤交角及其影响
02
黄赤交角概况
图 1-13 黄赤交角
概念:赤道平面与黄道平面之间的交角
过地心并与地轴垂直的平面称为赤道平面
地球公转轨道平面称为黄道平面
赤道平面与黄道平面之间存在一个交角,叫作黄赤交角。目前的黄赤交角是23°26′。
特点:地球在公转过程中,地轴的空间指向和黄赤交角的大小,在一定时期内可以看作是不变的。
知识拓展
黄赤交角
一轴:地轴,连接南北极点且通过地心的假想轴
二面:黄道平面,地球公转的轨道平面
赤道平面,过地心并与地轴垂直的平面
三个基本不变:在地球公转过程中,地轴的空间指向基本不变,其北端始终指向北极星附近
地球自转和公转方向不变
黄赤交角大小在一定时期内可看作是不变的,目前为23°26′
※公转中三不变,导致太阳直射点在南北回归线之间做回归运动
黄赤交角的特点
太阳直射点的回归运动
太阳直射点:地表接受太阳垂直照射的点。
太阳光
日心
地心
太阳直射点
地心与日心连线和地球表面的交点
由于太阳光线是平行光线,地球表面是球面,不同地点的地平面并不重合,因此——任何时候太阳只能直射地球上一点,即只有一束光线是直射光线。
太阳直射点的回归运动
太阳直射点南北移动的原因:地轴的空间指向和黄赤交角的大小,在一定时期内可以看作是不变的。因此,地球在公转轨道的不同位置,地表接受太阳垂直照射的点(简称太阳直射点)是有变化的。
日期 太阳直射点位置及移动方向
春分日(3月21日前后)
太阳直射赤道,之后太阳直射点进入北半球,且向北移动
夏至日(6月22日前后)
太阳直射23°26′N(最北),之后太阳直射点逐渐向南移动
秋分日(9月23日前后)
太阳直射赤道,之后太阳直射点进入南半球,且向南移动
冬至日(12月22日前后)
太阳直射23°26′S(最南),之后太阳直射点逐渐向北移动
太阳直射点的回归运动
太阳直射点南北移动的规律
太阳直射点的回归运动
太阳直射点的回归运动
23°26′N
0°
23°26′S
春分日(3月21日前后)
夏至日(6月22日前后)
秋分日(9月23日前后)
冬至日(12月22日前后)
春分日(3月21日前后)
概念:太阳直射点在南北回归线之间往返运动
周期:一回归年,其回归运动周期为365日5时48分46秒
※太阳直射点回归运动是曲线运动,不是匀速运动。但是在地理试题中如涉及相关计算,通常将太阳直射点的回归运动看作匀速运动。在一个回归运动周期里,太阳直射点南北往返运动跨越的纬度为23°26'x4=93°44',据此可估算出其平均速度约为每月8°或每4天1°。
活动
(1)结合课文关于太阳直射点回归运动的描述,在图 1-14 中标出二分二至日太阳直射点的位置,并用平滑曲线连接起来。
1. 一年中,太阳直射点在南北回归线之间做回归运动。据此,完成相关任务。
图 1-14 太阳直射点移动轨迹
活动
(2)根据所绘图示,分别说出太阳直射在北半球和南半球,太阳直射点向北和向南移动的时段。
1. 一年中,太阳直射点在南北回归线之间做回归运动。据此,完成相关任务。
图 1-14 太阳直射点移动轨迹
春分日至秋分日太阳直射点在北半球,秋分日至次年春分日太阳直射点在南半球;冬至日至次年夏至日太阳直射点向北移动,夏至日至冬至日太阳直射点向南移动。
活动
2. 在本章第 10 页活动第 3 题的注释中,对不同地区活动开展的时间提出了具体建议。结合太阳直射点的回归运动,分析提出此建议的地理缘由。
北回归线以北地区,正午太阳始终在南方;赤道与北回归线之间地区,秋分日至次年春分日正午太阳在南方,其他时间正午太阳会有在北方的时候。
注:北回归线以北的地区,该活动无时间限制;赤道与北回归线之间的地区,最好在秋分日至春分日的时段内开展。所测量的数据 a、b 供本章后面的活动使用。
探索回顾
阿布·辛拜勒神庙是古埃及第十九王朝法老拉美西斯二世(约公元前 1304—公元前1237)建造的大型岩窟神庙。3 000 多年前的神庙设计者精确地运用多学科的知识,把神庙设计成为一年中只有拉美西斯二世生日(2 月21 日)和登基日(10 月 21 日)的清晨,太阳光才能从神庙大门射入,穿过 60 多米长的庙廊,照到神庙尽头拉美西斯二世的石像上。人们把这一奇观发生的时日,称为“太阳节”。
1. 计算拉美西斯二世生日至春分日、秋分日至登基日的天数,你有何发现?
拉美西斯二世生日(2月21日)至春分日(3月21日前后)共28 天左右;秋分日(9月23日前后)至登基日(10月21日)共28 天左右。间隔日期大致相同。
图 1-11 阿布·辛拜勒神庙
图 1-10 阿布·辛拜勒神庙地理位置
20世纪60年代,因兴建阿斯旺水坝,将阿布·辛拜勒神庙按原样向高处搬迁了60米,以确保它不会被水淹没。不过,现在太阳节奇观出现的时间已有偏差。
探索回顾
阿布·辛拜勒神庙是古埃及第十九王朝法老拉美西斯二世(约公元前 1304—公元前1237)建造的大型岩窟神庙。3 000 多年前的神庙设计者精确地运用多学科的知识,把神庙设计成为一年中只有拉美西斯二世生日(2 月21 日)和登基日(10 月 21 日)的清晨,太阳光才能从神庙大门射入,穿过 60 多米长的庙廊,照到神庙尽头拉美西斯二世的石像上。人们把这一奇观发生的时日,称为“太阳节”。
2.太阳节奇观的出现,与太阳光的入射方向和入射角度密切相关。想一想,在每年的2月21日和10月21日这两天内,太阳照耀石像的时间是否会持续很久?
不会持续很久。
图 1-11 阿布·辛拜勒神庙
图 1-10 阿布·辛拜勒神庙地理位置
20世纪60年代,因兴建阿斯旺水坝,将阿布·辛拜勒神庙按原样向高处搬迁了60米,以确保它不会被水淹没。不过,现在太阳节奇观出现的时间已有偏差。
课堂小结
地球的公转
概念
公转轨道
公转方向
公转速度
公转周期
黄赤交角及其影响
黄赤交角
太阳直射点的回归运动
课堂练习
2026年6月19日是中华民族的传统节日端午节,下图是地球绕日公转示意,图中A、B、C、D为二分二至日。据此完成下面小题。
1.2026年“端午节”这一天地球绕日公转位置最接近图中的( )
A.A位置 B.B位置
C.C位置 D.D位置
解析:先确定图中四个节气位置: 根据公转规律,地轴右倾,右侧地球北极背向太阳,且右侧C距离太阳更近(太阳在椭圆右焦点,冬至靠近1月初近日点,距离太阳近),因此C为冬至日(12月22日前后);左侧A地球北极朝向太阳,且A距离太阳更远(夏至靠近7月初远日点,距离太阳远),因此A为夏至日(6月22日前后);沿逆时针公转方向,冬至之后是春分,春分之后是夏至,因此D为春分日(3月21日前后),B为秋分日(9月23日前后)。2026年6月19日是端午节,与夏至日最接近,A正确,BCD错误。
A
2026年6月19日是中华民族的传统节日端午节,下图是地球绕日公转示意,图中A、B、C、D为二分二至日。据此完成下面小题。
2.当地球从图中C位置运行到D位置,地球的公转速度是( )
A.先变慢后变快 B.先变快后变慢
C.逐渐变快 D.逐渐变慢
解析:地球公转速度规律:距离太阳越近公转速度越快,1月初(近日点)公转速度最快,7月初(远日点)公转速度最慢。从C(冬至,12月22日前后)到D(春分,3月21日前后),路径为:12月22日→1月初(近日点)→3月21日:从C到近日点过程中,地球逐渐靠近近日点,公转速度逐渐变快;过了近日点后向D运动,地球逐渐远离近日点,公转速度逐渐变慢,因此整体为先变快后变慢,B正确,ACD错误。
B
2026年6月19日是中华民族的传统节日端午节,下图是地球绕日公转示意,图中A、B、C、D为二分二至日。据此完成下面小题。
3.“端午节”这一天太阳直射点( )
A.位于北半球,正向北移动
B.位于北半球,正向南移动
C.位于南半球,正向北移动
D.位于南半球,正向南移动
解析:太阳直射点移动规律:春分日(3月21日前后)直射赤道,之后直射点北移,夏至日(6月22日前后)直射北回归线,之后直射点南移。端午节6月19日位于春分和夏至之间,因此太阳直射点位于北半球,且正向北移动,A正确,BCD错误。
A
4.下列有关黄赤交角的叙述,正确的是( )
A.地轴与黄道平面的交角是23°26′
B.图中角α是黄赤交角
C.赤道平面与黄道平面的交角β是黄赤交角D.黄赤交角是固定不变的
读黄赤交角示意图,完成下面小题。
解析:地轴与黄道平面的交角与黄赤交角互余,其度数为66°34′,A错误。图中角β是黄赤交角,B错误。赤道平面与黄道平面的交角β是黄赤交角,C正确。黄赤交角会随时间缓慢变化,并非固定不变,D错误。
C
5.若黄赤交角缩小1°,则角α为( )
A.66°34′ B.65°34′ C.67°34′ D.23°26′
解析:地轴与黄道平面的交角与黄赤交角互余,角α为地轴与黄道平面的交角,所以若黄赤交角缩小1°,则角α增大1°。目前黄赤交角的度数为23°26',角α为66°34',所以若黄赤交角缩小1°,则角α为67°34',C正确,ABD错误。
C
6.在霜降后的一个月内,地球公转速度( )
A.逐渐变快 B.逐渐变慢
C.先快后慢 D.先慢后快
北京时间2025年10月23日,我国迎来了霜降。二十四节气是中国历法的独特创造,几千年来对我国农牧业的发展起了很大推动作用。下图为二十四节气图。据此完成下面小题。
解析:2025年的霜降为10月23日。霜降后的一个月内,地球逐渐接近近日点,则地球公转速度逐渐变快,A正确,BCD错误。
A
7.与霜降当日太阳直射点纬度接近的节气为( )
A.芒种 B.处暑 C.雨水 D.大雪
解析:根据图片可知,霜降与雨水距离冬至日都为三个节气,为对称关系。根据太阳直射点的移动规律,霜降到冬至日太阳直射点移动到南回归线,冬至日到雨水太阳直射点向北移动,由于霜降与雨水呈对称关系,因此太阳直射点移动到与霜降接近的纬度位置。因而两个节气太阳直射点纬度最接近,C正确。其他三个节气都不是关于冬至与霜降对称,ABD错误。
C
教考衔接
(2025·广东·高考真题)叠层石发育于滨海区域,它是以蓝细菌为主的原核生物通过生长和代谢活动黏结沉积矿物颗粒而形成的生物沉积构造。由于蓝细菌的生长具有趋光性,因此叠层石沉积结构蕴含了“日——地—月”关系的相关信息。根据对北京周口店地区中元古代晚期(距今约10亿年前)叠层石沉积结构的研究,可知那时黄赤交角为29.9±0.7°,一天时长为17.0±0.7小时。据此完成下面小题。
1.相较于现今,中元古代晚期的地球( )
A.温带区域范围更大 B.极夜极昼区的范围更大
C.自转的角速度更慢 D.太阳直射区域范围更小
解析:根据材料信息“那时黄赤交角为29.9±0.7°,一天时长为17.0±0.7小时”可知,黄赤交角增大,回归线纬度升高,极圈纬度降低,温带范围(回归线与极圈之间)缩小,故A错误;黄赤交角增大,极圈纬度降低(如从66.5°降至60°),极昼极夜范围扩大,故B正确;地球自转角速度与自转周期成反比,当时一天仅17小时,自转更快,角速度更大,故C错误;黄赤交角增大,太阳直射范围(回归线之间)扩大,故D错误。故本题选B。
B
(2025·广东·高考真题)叠层石发育于滨海区域,它是以蓝细菌为主的原核生物通过生长和代谢活动黏结沉积矿物颗粒而形成的生物沉积构造。由于蓝细菌的生长具有趋光性,因此叠层石沉积结构蕴含了“日——地—月”关系的相关信息。根据对北京周口店地区中元古代晚期(距今约10亿年前)叠层石沉积结构的研究,可知那时黄赤交角为29.9±0.7°,一天时长为17.0±0.7小时。据此完成下面小题。
9.与周口店纬度相同的区域,在中元古代晚期较现今( )
A.冬至日的白昼更长 B.与北回归线的纬度差更大
C.潮汐变化周期更短 D.夏至日正午太阳高度更小
解析:当时黄赤交角更大,冬至日太阳直射点更南(30°S),北半球昼更短,故A错误;当时北回归线为30°N,周口店(40°N)与其纬度差为10°,小于现今的16.5°,故B错误;地球自转周期缩短(一天17小时),太阴日相应缩短,潮汐周期(两次高潮间隔)更短,故C正确;夏至日正午太阳高度=90°−|当地纬度−北回归线纬度|,当时黄赤交角大,北回归线纬度高,北京周口店地区纬度不变,夏至日正午太阳高度应更大,故D错误。故本题选C。
C
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