内容正文:
行星地球
课时10 正午太阳高度的变化、四季更替和五带划分
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[课标要求] 结合实例,说明地球运动的地理意义。
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内容索引
探究命题重点
情境应用实践
图表专项突破
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探究命题重点
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命题点 正午太阳高度的变化规律与相关计算
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[图解重点]
二分二至日正午太阳高度随纬度变化示意图
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正午太阳高度随季节变化示意图
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方法规律
一、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
记忆口诀“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。
2.看太阳直射点的移动,确定正午太阳高度的变化
记忆口诀“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:
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3.看区域位置,归纳不同区域的正午太阳高度年变化规律
回归线
之间 正午太阳高度最大值为90°,每年有两次太阳直射现象,即一年中有两个正午太阳高度最大值
回归
线上 正午太阳高度最大值为90°,一年中只有一次太阳直射现象,即一年中只有一个正午太阳高度最大值
回归线至极点
之间 正午太阳高度最大值小于90°,一年中只有一个正午太阳高度最大值
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二、正午太阳高度的计算
正午太阳高度的计算公式:H=90°-两点纬度差。
说明:“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°26'S)正午太阳高度:
H=90°-B、C纬度差=90°-(10°+23°26')=56°34'。
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三、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的最大值时,此时日影最短,当地的地方时是12时。
2.确定房屋的朝向
确定房屋的朝向与正午太阳所在位置有关。为了获得更充足的太阳光照,在北回归线以北地区正午太阳位于南方,因此房屋坐北朝南;在南回归线以南地区正午太阳位于北方,因此房屋坐南朝北。
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3.确定当地的地理纬度
位于太阳直射点同一方向的两地,纬度差多少度,正午太阳高度就差多少度。根据某地某日(二分二至日)正午太阳高度,可判断该地区纬度大小。
4.判断日影长短及方向
太阳直射点上,正午物体的影子缩短为0;正午太阳高度越大,日影越短;反之,日影越长。正午是一天中日影最短的时刻。
日影永远朝向背离太阳的方向,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;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;南北回归线之间的地区,正午日影夏至日朝向正南,冬至日朝向正北;太阳直射时日影最短(等于0)。
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5.确定楼间距、楼高
为了更好地保证各楼层都有良好的采光,楼与楼之间应当保持适当距离。以我国为例,南楼高度为h,该地冬至日正午太阳高度为H,则最小楼间距L=hcot H。如下图:
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6.计算太阳能热水器的安装角度
为了更好地利用太阳能,应不断调整太阳能集热板的倾角,使太阳光与集热板成直角。集热板与地面之间的夹角(α)和当天的正午太阳高度角(H)互余,即α+H=90°时效果最佳。如下图:
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真题研析
(2023·海南卷)对日影和太阳高度变化的观测可以判断地理位置、地方时等要素。图1为甲地某日日出至日落期间标杆的日影变化示意图,当日影朝正北方向时,标杆长度与其日影长度相等。图2为乙地同一日正午时刻的太阳高度示意图。图中时间均为北京时间。据此完成1—2题。
1.观测当日 ( )
A.甲地昼长夜短 B.乙地昼短夜长
C.甲地昼长大于乙地 D.甲乙两地昼夜等长
2.甲地位于乙地 ( )
A.东南 B.西南 C.东北 D.西北
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[素养立意]
区域
认知 判断甲、乙两地的相对方向,需要推算出两地的经纬度位置
综合
思维 由影子的方向,反推该时刻的太阳方位;由标杆长度和日影长度,推算该时刻的太阳高度
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[思路导引]
获取信息 解读信息 调用知识
文:①甲地当日影朝正北方向时,标杆长度与其日影长度相等;②图中时间均为北京时间 第1题:甲地日出正东、日落正西→该日为二分日→该日全球昼夜______。
第2题:①此日甲地日出地方时为6:00,而北京时间为5:40→计算出甲地经度为________;甲地日影朝正北方向时,标杆长度与其日影长度相等→其正午太阳位于正南,正午太阳高度为_____→计算出其纬度为______(该日太阳直射点在赤道上);②乙地正午时刻为北京时间12:20→计算出乙地经度为______;该日(二分日)乙地正午太阳位于正南、正午太阳高度为30°→计算出其纬度为______;③由两地经纬度,判断出甲地位于乙地的_____方 日出日落方位、时刻与昼夜长短的关系;地方时的换算;正午太阳高度与日影的关系以及正午太阳高度的相关计算
图:图1中甲地日出时杆影朝向正西(北京时间为5:40),日落时杆影朝向正东;图2中乙地正午时刻,北京时间为12:20,太阳位于正南,太阳高度为30°
等长
125°E
45°
45°N
115°E
60°N
东南
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60°N
17
(2023·海南卷)对日影和太阳高度变化的观测可以判断地理位置、地方时等要素。图1为甲地某日日出至日落期间标杆的日影变化示意图,当日影朝正北方向时,标杆长度与其日影长度相等。图2为乙地同一日正午时刻的太阳高度示意图。图中时间均为北京时间。据此完成1—2题。
1.观测当日 ( )
A.甲地昼长夜短 B.乙地昼短夜长
C.甲地昼长大于乙地 D.甲乙两地昼夜等长
2.甲地位于乙地 ( )
A.东南 B.西南 C.东北 D.西北
[我的答案]
D
A
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(2025·山东聊城期中)冬至日正午12时前后的一段时间,北京乾清宫会出现“金光照匾”的奇特景观,阳光从狭窄的门口射入室内,“金砖”地面强烈反射日光到北墙上,将“正大光明”匾及下面的五条金龙、龙椅点亮(图1),散发出耀眼的金色光芒。图2为正午时分阳光照射乾清宫示意图。据此完成1—2题。
1.冬半年,“金光”最先照到 ( )
A.匾额的“正”字 B.匾额的“大”字
C.匾额的“光”字 D.匾额的“明”字
题组突破
D
解析:由于地球的自转,太阳每天都是东升西落,所以“正大光明”匾被金光自左而右、自西向东依次“点”亮,因此最先被照亮的字是“明”,D正确。
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2.金光照匾期间,阳光照射到室内地面上的范围是( )
A.① B.② C.③ D.④
解析:北京位于北温带,正午太阳位于正南,光线由南向北进入室内,且正午太阳高度是一天中最大的,光线进入到室内面积最小,所以正北方向的光照面积应最小,A、D错误;北京没有太阳直射现象,室内不可能没有光照,B错误,C正确。
C
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(2025·河北张家口三模)甲、乙两地的天文爱好者进行正午太阳高度观测,并将同一年内正午太阳高度变化及方向绘成简图(如图)。据此完成3—4题。
3.若6月22日甲、乙两地日出时的北京时间相同,
则甲地位于乙地的 ( )
A.东北 B.西北
C.东南 D.西南
C
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解析:依据图文材料分析,从图中的正午太阳方向可知,
甲地的正午太阳高度最大值达到90°,且正午太阳方向
大部分位于北方,由此推断出甲地应当位于回归线与赤
道之间且靠近南回归线,乙地的正午太阳高度最大值达
到90°,且正午太阳方向大部分位于南方,由此推断出乙地位于回归线与赤道之间且靠近北回归线,由此可知,甲地在南,乙地在北,排除A、B;6月22日为北半球夏至日,此时晨线与经线斜交且呈西北—东南走向,而甲、乙两地日出时北京时间(120°E的地方时)相同,由此推断出甲、乙两地同一时刻日出,即均位于晨线上,从而推知甲位于乙的东南方,C正确,D错误。故选C。
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4.下面四图中正确反映甲、乙两地正午太阳高度之差(Δh/°)年变化的是 ( )
C
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解析:依据图示信息推知,甲、乙两地正午太阳高度与方向关于赤道南北对称,所以二分日时,两地正午太阳高度相等,正午太阳高度之差为0,由此排除A、B;当太阳直射点移至两地同侧时(太阳直射点在两地以北或以南),两地正午太阳高度之差相同且达到最大值,C正确,D错误。故选C。
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情境应用实践
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情境揭秘
生活实践情境——二十四节气
2016年11月30日,中国申报的“二十四节气——中国人通过观察太阳周年运动而形成的时间知识体系及其实践”被正式列入人类非物质文化遗产代表作名录。二十四节气作为中国古代订立的一种补充历法,在我国传统农耕文化中占有极其重要的位置,是我国古代劳动人民对天文、气象进行长期观察、研究的产物,其背后蕴含了中华民族悠久的文化内涵和历史积淀。
春雨惊春清谷天,夏满芒夏暑相连。
秋处露秋寒霜降,冬雪雪冬小大寒。
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设问探究
(1)从我国传统四季中任选一个季节,描述北京昼夜长短、正午太阳高度的变化规律。(综合思维)
提示:以春季为例:昼渐长、夜渐短;立春到春分前昼短于夜,春分日昼等于夜,春分到立夏昼长于夜;正午太阳高度逐渐变大。
(2)简述秋分至霜降期间华北地区的气温特点。(区域认知、综合思维)
提示:气温逐渐降低,最低气温可达0 ℃以下,气温日较差大。
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图表专项突破
太阳视运动图的判读
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太阳视运动是指一天中肉眼所见太阳在天空中东升西落的运行状况。其中日出东方,日落西方,正午12时(地方时)位于观察者的正南方或正北方。下图反映的是北纬40°附近某地在二分二至日的太阳视运动轨迹。该图可反映日出日落时间与昼夜长短、日出日落方位、正午太阳高度等信息。
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(2023·山东卷)某文化广场(37°N,105°E)上的十二生肖石像均匀排列成圆形,生肖鼠位于正北方。小明在圆中心竖立一根细杆,以观察太阳周日视运动变化。如图示意夏至日两个时刻的杆影指向。据此完成1—2题。
1.该地夏至日地方时16:00时,杆影指向 ( )
A.生肖虎 B.生肖虎与兔之间
C.生肖兔 D.生肖兔与龙之间
2.11月至次年2月,一日内被杆影指向的生肖石像个数最多为 ( )
A.5个 B.6个 C.7个 D.8个
典例精研
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[素养立意]
区域
认知 明确该地经纬度位置,利用其经度,进行地方时与北京时间的换算
综合
思维 通过夏至日所给两个时刻的杆影指向,推理分析日出、日落时以及其他时刻的太阳方位,进而判断其杆影指向
地理
实践力 注意观察太阳周日视运动变化等生活中的地理现象,联系生活实际推理太阳方位与影子朝向
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[思路导引]
题号 获取信息 解读信息 调用知识
1 文:文化广场(37°N,105°E);生肖鼠位于正北方 北京时间9:20,当地地方时应为_____,太阳位于正___;地方时12:00太阳位于正南,则太阳位于正西时,当地地方时约为_______,杆影指向生肖___ 地方时的换算;
太阳周日视运动规律
图:北京时间9:20杆影指向正西
图:日出时杆影指向生肖猴 根据关于正午(杆影指向生肖鼠)对称的原理,日落时杆影指向生肖____
设问:夏至日地方时16:00 杆影指向生肖___________
8:20
东
15:40
兔
龙
兔与龙之间
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题号 获取信息 解读信息 调用知识
2 图:图中两个相邻的生肖石像间隔的圆心角为30° 太阳视运动变化角度为15°/小时,太阳直射南半球,北半球各地昼短夜长,昼长小于12小时,太阳视运动变化角度小于180°;当地太阳____升起、正午在正南、西南_____,则杆影日出指向____、正午指向正北、日落指向_____,进而推知该时间段一日内被杆影指向的生肖石像个数最多为____个 太阳周日视运动规律;
太阳直射点的回归运动规律
设问:11月至次年2月
东南
落下
西北
东北
5
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[我的答案]
(2023·山东卷)某文化广场(37°N,105°E)上的十二生肖石像均匀排列成圆形,生肖鼠位于正北方。小明在圆中心竖立一根细杆,以观察太阳周日视运动变化。如图示意夏至日两个时刻的杆影指向。据此完成1—2题。
1.该地夏至日地方时16:00时,杆影指向 ( )
A.生肖虎 B.生肖虎与兔之间
C.生肖兔 D.生肖兔与龙之间
2.11月至次年2月,一日内被杆影指向的生肖石像个数最多为 ( )
A.5个 B.6个 C.7个 D.8个
D
A
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1.全球日出、日落及正午时刻太阳方位的变化规律
(1)未出现极昼或极夜现象的地区,太阳直射北半球时,日出日落都偏北(太阳从东北升起西北落下);太阳直射南半球时,日出日落都偏南(太阳从东南升起西南落下);太阳直射赤道时,日出正东、日落正西。
判读技巧
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(2)赤道上太阳视运动轨迹图
(3)出现极昼的地区(除极点)一天内太阳不落,正午太阳高度最大,0点(24点)太阳高度最小,8若位于北半球,太阳升落方位均为正北;若位于南半球,太阳升落方位均为正南。
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(4)极昼期间的极点一天内太阳高度不变。
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特别提示 (1)北回归线以北的地区,全年正午太阳都在正南方天空;南回归线以南的地区,全年正午太阳都在正北方天空。
(2)南、北回归线之间的地区,因直射点纬度变化,正午太阳在天顶、正南、正北方天空都有可能。
(3)太阳的周日运动:以北温带6月22日为例,太阳东北升—正东(不一定是地方时6:00)—东南—正南(正午,地方时12:00)—西南—正西(不一定是地方时18:00)—西北落。
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2.太阳视运动规律的应用
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(2024·山东卷)小明暑假乘船到F岛旅游。下船后,小明发现太阳当空,周围的人却“没有”影子,他记录了当时的时间为北京时间8月21日00:04。当地时间下午,小明从F岛乘船去往某岛屿观光,途中发现游船甲板中心处旗杆的影子多数时间指向船行进的方向。如图示意F岛及其周边区域。据此完成1—2题。
1.F岛的位置可能是 ( )
A.12°N,61°W B.12°N,121°W
C.20°N,61°W D.20°N,121°W
迁移应用
A
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解析:北京时间8月21日00:04,F岛太阳当空,但周围的人却“没有”影子,说明太阳直射,当地正值正午(地方时12时),根据地方时的计算公式,可知当地的经度为61°W;8月21日,太阳直射点的纬度大致为12°N(不可能为20°N),故A正确。
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2.当地时间下午,小明去往的岛屿最可能是 ( )
A.甲岛 B.乙岛
C.丙岛 D.丁岛
C
解析:8月21日,太阳直射点位于北半球,当地日出东北,日落西北,正午太阳直射,故一天中该地太阳一直在偏北侧,如图所示;小明当地时间下午从F岛乘船去往某岛屿观光,下午太阳位于西北方位,旗杆的影子指向东南,故船的行进方向为东南,则小明去往的岛屿最可能是丙岛,C正确。
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(2024·广西卷)极北之城——朗伊尔城(78°12'N,15°30'E)常住居民仅约2 000人。在极夜期间,城里居民会举办很多团体活动以应对漫长黑夜与严寒的考验。在阳光重返小城后的3月8日,当地会迎来全年最重要的、持续一周的太阳节。据此完成3—4题。
3.当地居民在极夜期间举办很多团体活动,主要是
为了( )
A.增加旅游收入 B.增进身心健康
C.减少能源消耗 D.减少户外活动
B
解析:根据材料信息可知,当地居民会举办很多团体活动以应对漫长黑夜与严寒的考验,是为了通过团体活动增进身心健康,B正确;极夜期间当地旅游的人数较少,旅游收入较少,A错误;极夜期间举办团体活动会增加能源消耗,C错误;举办团体活动不是为了减少户外活动,D错误。
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4.太阳节首日,当地居民看到太阳升起的方位是( )
A.正南 B.东南
C.正东 D.东北
B
解析:根据朗伊尔城的纬度为78°12'N,推知当太阳直射点从南回归线移动至约12°S时,出现极夜后的第一次日出;3月8日距离春分日(3月21日前后)只有约13天,太阳直射点应该位于12°S与赤道之间(3月8日太阳直射点不可能位于12°S,即该日并不是极夜后的第一次日出);该日太阳直射南半球,北半球各地(极夜区除外)日出东南,故选B。
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(2025·广东清远一模)上海某校地理兴趣小组于18:40(北京时间)在固定位置,面向同一方向,每隔半个月观测一次太阳在天空中的位置。如图为该小组连续观测三次记录的太阳位置示意图。据此完成5—6题。
5.该兴趣小组连续观测的时期最可能是 ( )
A.3月1日至4月15日
B.5月1日至6月15日
C.7月1日至8月15日
D.9月1日至10月15日
C
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解析:读图可知,观测期间,上海日落时间越来越早,昼越来越短,且第三次 18:40太阳刚好位于地平线,可推知太阳直射点位于北半球且逐渐向南移动,但并未越过赤道,故观测时期最可能为7月1日至8月15日,C正确;3月1日至4月15日,太阳直射点从南半球向北半球移动;5月1日至6月15日,太阳直射北半球,且向北移动;9月1日至10月15日,太阳直射点从北半球向南半球移动,A、B、D错误。
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6.观测期间可信的是 ( )
A.极昼区午夜太阳高度逐渐变小
B.上海昼夜之差缩小且白昼渐长
C.北极圈内极昼范围会逐渐扩大
D.上海正午时影子先变长再变短
A
解析:根据上题分析可知,观测时期在夏至日至秋分日之间,此期间太阳直射北半球,并且不断向南移动,上海正午太阳高度越来越小,正午的影子越来越长;极昼区午夜太阳高度也会越来越小;上海昼渐短,夜渐长,昼夜之差缩小;北半球昼越来越短,北极圈内极昼的范围也会越来越小,A正确。
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