第二节地球公转的意义讲义2026-2027学年高中地理鲁教版选择性必修一

第二节 地球公转的意义 讲义 ◎ 本讲学习目标（地理四维目标） 【人地协调观】结合二十四节气、五带划分等案例，理解地球运动规律对人类生产、生活和聚落分布的影响，树立尊重自然规律的观念。 【综合思维】从黄赤交角、地轴指向不变等条件出发，综合分析正午太阳高度、昼夜长短的季节与纬度变化，并推导五带与四季的成因。 【区域认知】结合天安门升旗时刻表等实例，说明不同纬度、不同季节昼夜长短的差异，建立纬度与经度两个方向的时空尺度意识。 【地理实践力】能用简单工具观测、记录一天中太阳高度与影子方向的变化，绘制正午太阳高度年变化示意图，解释生活中的地理现象。 00 OVERVIEW 本讲概要 地球在自转的同时还围绕太阳公转。由于地轴倾斜且空间指向不变，太阳直射点在南北回归线之间往返移动，由此带来正午太阳高度的纬度与季节变化、昼夜长短的季节变化，并进一步形成五带与四季。本讲将按「公转特征 → 直射点回归运动 → 正午太阳高度变化 → 昼夜长短变化 → 五带与四季」的逻辑逐层展开，把四条因果链串成一条主线，帮助同学们形成完整的知识框架。 图1 地球公转轨道示意（近圆形椭圆，太阳位于其中一个焦点上） 00 KEY POINTS 教学重点与难点 类型 内容说明 教学重点 ① 黄赤交角及其影响；② 太阳直射点的回归运动规律；③ 正午太阳高度与昼夜长短的季节、纬度变化规律；④ 五带与四季的成因。 教学难点 ① 黄赤交角、地轴倾斜与直射点回归运动之间的因果推导；② 正午太阳高度角公式 H=90°−|φ−δ| 的理解与应用；③ 昼弧、夜弧与昼夜长短的空间判断；④ 极昼极夜范围随直射点移动的变化。 突破策略 以图带动：用轨道图、黄赤交角图、二分二至日照图、昼弧夜弧图层层递进；以生活案例（天安门升旗、日影、楼间距）反推规律；以公式与图表辅助计算与记忆。 00 LEAD-IN 课堂导入 【情境一】天安门广场的升旗时刻 北京的升旗仪式与日出同步。下表是天安门广场某月连续几天的升旗时刻： 日期 升旗时刻（北京时间） 1 日 约 05:15 11 日 约 04:58 21 日 约 04:48 30 日 约 04:45 观察这组数据，你能发现什么规律？为什么日出时刻会一天天提前？这背后与地球怎样的一种运动有关？ 【情境二】生活中的影子 同一根旗杆，夏季正午的影子很短，冬季正午的影子却很长；住在广州的同学会发现，夏至前后正午的太阳几乎就在头顶，而哈尔滨的同学却很难看到“立竿无影”。这是为什么？ 【导入设问】这些现象的共同“元凶”正是地球的公转。本节课我们就从公转的基本特征出发，一步步揭开正午太阳高度、昼夜长短、五带与四季背后的秘密。 01 SECTION ONE · 基础认知 地球公转的基本特征 地球绕太阳的运动叫做公转。理解公转，首先要把握方向、周期、轨道、速度这四个基本要素。 要素 内容 方向 自西向东（北极上空看呈逆时针）。 周期 恒星年：365 日 6 时 9 分 10 秒（真正周期）；回归年：365 日 5 时 48 分 46 秒（太阳直射点回归运动的周期）。 轨道 近似正圆的椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。 速度 近日点（1 月初）最快，远日点（7 月初）最慢，符合开普勒第二定律（面积定律）。 轨道面 黄道面，即地球公转轨道平面。 ● 1.1 近日点与远日点：速度的季节差异 每年 1 月初，地球位于近日点附近，公转速度最快；7 月初位于远日点附近，公转速度最慢。因此，北半球冬半年的日数（约 179 天）略少于夏半年（约 186 天）。这一点常被用来解释“为什么北半球冬季时间较短”。 ● 1.2 黄赤交角——打开一切的“钥匙” 地球自转的轨道平面叫赤道面，公转的轨道平面叫黄道面，这两个平面的交角就是黄赤交角。 概念 内容 黄赤交角 黄道面与赤道面的夹角，目前大小约为 23°26′。 地轴与黄道面夹角 约为 66°34′（=90°−23°26′）。 地轴特点 地轴空间指向几乎不变，始终指向北极星附近。 结果 无论地球公转到轨道的哪个位置，地轴与黄道面的夹角（66°34′）始终保持不变。 图2 黄赤交角示意：黄道面与赤道面的夹角约 23°26′ 核心提示 黄赤交角的存在，使太阳直射点在南北回归线之间往返移动，这是产生正午太阳高度变化、昼夜长短变化、五带与四季的根本原因。 若黄赤交角为 0°，直射点始终在赤道，地球将没有四季与五带之分。 02 SECTION TWO · 核心规律 太阳直射点的回归运动 由于黄赤交角的存在，加之地轴空间指向不变，地球在公转过程中，太阳直射点在南北回归线之间做周期性往返移动，这就是太阳直射点的回归运动。 图3 太阳直射点周年移动示意 ● 2.1 二分二至日的直射点与日期 节气 日期（约） 直射点位置 移动方向 春分 3 月 21 日前后 赤道 向北 夏至 6 月 22 日前后 北回归线（23°26′N） 向南 秋分 9 月 23 日前后 赤道 向南 冬至 12 月 22 日前后 南回归线（23°26′S） 向北 口诀记忆：夏至直射北回归线，冬至直射南回归线，春分秋分直射赤道。 ● 2.2 二分二至日在公转轨道上的位置 将“二分二至日”与“公转轨道”结合，就得到判断昼夜长短、太阳高度最常用的底图。 图4 地球公转及二分二至日位置示意 图5标注节气与轨道的地球公转示意 判断技巧 ① 先看太阳光线是否垂直照射到某一纬线——该纬线即当日太阳直射纬线； ② 地轴倾向太阳的一侧为北半球夏半年，背向太阳的一侧为北半球冬半年； ③ 顺着公转方向，由春分→夏至→秋分→冬至，可判断直射点移动与日期的对应关系。 03 SECTION THREE · 核心规律 正午太阳高度的变化 ● 3.1 太阳高度与正午太阳高度 太阳光线与地平面的夹角叫太阳高度角，简称太阳高度，用 h 表示。一天中，太阳高度在正午（当地地方时 12 时）达到最大值，称为正午太阳高度，用 H 表示。 图6 正午太阳高度示意 ● 3.2 正午太阳高度的分布规律 纬度分布规律：同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点所在纬线向南北两侧递减。 季节变化规律：夏至日，北回归线及其以北地区达到一年中最大值，赤道及南半球达到最小值；冬至日相反；二分日，由赤道向两极递减。 图7 正午太阳高度随纬度的分布（夏至 / 二分 / 冬至） ● 3.3 正午太阳高度的计算公式 设当地纬度为 φ，当日太阳直射点纬度为 δ，则： H = 90° − | φ − δ | 式中 |φ−δ| 为当地与直射点的纬度差（同半球相减取绝对值，不同半球相加）。纬度差越大，正午太阳高度越小。 ● 3.4 正午太阳高度变化的应用 生活应用 原理说明 楼间距设计 冬至日正午太阳高度最小时，前楼影子最长；为保证后楼底层冬季有阳光，楼间距应按冬至日影子计算。 太阳能集热板倾角 集热板与太阳光线垂直时效率最高，倾角应随直射点纬度调整，约等于当地纬度与直射点纬度之差。 日影方向与长度 一天中影子由长变短再变长；正午影子最短，直射时影子为一个点；纬度越高、直射点越远，影子越长。 日出日落方位 太阳直射北半球时，全球（极昼极夜区除外）日出东北、日落西北；直射南半球时日出东南、日落西南；二分日正东升、正西落。 04 SECTION FOUR · 核心规律 昼夜长短的变化 ● 4.1 昼弧与夜弧 晨昏线把纬线分成两部分：位于昼半球的部分叫昼弧，位于夜半球的部分叫夜弧。昼弧与夜弧的长度比例，决定该纬线的昼夜长短。 ● 4.2 昼夜长短的变化规律 以北半球为例（南半球相反）： 春分→夏至→秋分（夏半年）：太阳直射北半球，北半球昼长夜短，且纬度越高昼越长；夏至日昼最长、夜最短，北极圈及其以内出现极昼。 秋分→冬至→春分（冬半年）：太阳直射南半球，北半球昼短夜长，且纬度越高昼越短；冬至日昼最短、夜最长，北极圈及其以内出现极夜。 春分日、秋分日：太阳直射赤道，晨昏线与经线重合，全球各地昼夜等长，各为 12 小时。 极昼极夜范围随直射点移动而扩大或缩小：直射点纬度越高（夏至、冬至），极昼极夜范围越大，夏至时扩展到整个北极圈，冬至时扩展到整个南极圈。 ● 4.3 昼夜长短的计算 常用计算关系 ① 昼长 = 昼弧所跨经度 ÷ 15°/小时（昼弧每跨 15°，对应 1 小时）； ② 昼长 =（12 − 日出地方时）× 2 =（日落地方时 − 12）× 2； ③ 日出地方时 = 12 − 昼长 ÷ 2，日落地方时 = 12 + 昼长 ÷ 2； ④ 同纬度各地昼长相同；南北半球纬度相同的两地，一地的昼长等于另一地的夜长。 05 SECTION FIVE · 归纳提升 五带的划分与四季的形成 ● 5.1 五带的划分 以回归线和极圈为界，地球表面划分为五个热量带。划分的根本依据是各地获得太阳辐射能量的多少，直接依据是纬度。 热量带 纬度范围 主要特点 热带 南、北回归线之间（23°26′S — 23°26′N） 一年中有太阳直射现象，正午太阳高度大，终年炎热，有两次直射机会。 北温带 北回归线至北极圈（23°26′N — 66°34′N） 无直射、无极昼极夜，四季变化明显。 南温带 南回归线至南极圈（23°26′S — 66°34′S） 无直射、无极昼极夜，四季变化明显。 北寒带 北极圈以北（66°34′N — 90°N） 有极昼、极夜现象，正午太阳高度小，终年寒冷。 南寒带 南极圈以南（66°34′S — 90°S） 有极昼、极夜现象，正午太阳高度小，终年寒冷。 ● 5.2 四季的形成 四季更替是中纬度地区最明显的现象，成因可概括为： 黄赤交角的存在 → 太阳直射点季节移动 → 各地正午太阳高度与昼夜长短发生季节变化 → 获得太阳辐射的能量随时间变化 → 形成四季。 注意：四季变化幅度由低纬到高纬逐渐增大；热带地区全年高温，四季不明显；极地地区全年寒冷，也无明显四季。 ● 5.3 中国传统四季与西方天文四季 划分方式 四季起止 中国传统 以立春、立夏、立秋、立冬为四季起点（节气划分）。 西方天文四季 以春分、夏至、秋分、冬至作为四季起点（北半球：春 3/21—6/22，夏 6/22—9/23，秋 9/23—12/22，冬 12/22—次年 3/21）。 气候统计 北半球常把 3—5 月为春季，6—8 月为夏季，9—11 月为秋季，12—2 月为冬季。 06 DESIGN 板书设计 地球公转的意义（主板书） 一、公转特征：方向、周期、轨道（近圆椭圆）、速度、黄赤交角 23°26′ 二、直射点回归运动：春分（赤道）→ 夏至（北回归线）→ 秋分（赤道）→ 冬至（南回归线） 三、正午太阳高度：H = 90° − |φ − δ|；由直射点向南北递减 四、昼夜长短：昼弧/夜弧；夏半年昼长夜短，冬半年昼短夜长，二分全球等长 五、五带与四季：热带（直射）、寒带（极昼极夜）、温带（四季明显） — — 学科网（北京）股份有限公司 $