学年高中地理第一章地球公转与自转共同作用下产生的地理意义课时1正午太阳高度角的变化讲义.docx

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学年高中地理第一章地球公转与自转共同作用下产生的地理意义课时1正午太阳高度角的变化讲义

第三节　地球公转与自转共同作用下产生的地理意义

课时1　正午太阳高度角的变化

课程标准

结合实例，说明地球运动的地理意义。

学习目标

1.理解正午太阳高度角变化的成因。

2.掌握正午太阳高度角的变化规律。

1.太阳高度角

（1）含义：

太阳光线与地平面的夹角。

（2）正午太阳高度角

2.空间（纬度）变化规律：

由太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。

3.时间（季节）变化规律（以北半球为例）

节气

最大值地区

最小值地区

夏至日

北回归线及其以北地区

南半球各地区

冬至日

南回归线及其以南地区

北半球各地区

二分日

赤道

极点

判断

1.日出时太阳高度角为0°。

（√）

2.同一纬线上正午太阳高度角相等。

（√）

3.极点一天内太阳高度角不变。

（√）

探究点　正午太阳高度角及其应用

根据2017最新楼间距国家标准规定，房屋前后间距为：

普通小区居住用房可以用“楼高/楼间距＝1/1.2”比值计算。

并按以冬至日日照时间不低于1小时（楼房最底层窗户）为标准。

小区业主可根据该标准判断楼间距是否合理。

1.小区业主为什么这么重视楼间距问题？

答案　楼间距与太阳光照相关，在太阳高度角一定的情况下楼间距的大小会影响到采光条件的好坏。

2.在下图中画出二分二至日时的正午太阳高度角空间变化曲线，并总结变化规律。

答案　

变化规律：

正午太阳高度角从太阳直射点所在纬线向南北两侧递减。

3.下表为正午太阳高度角的季节变化规律，把表格补充完整。

北回归线及其以北地区

一年有一次最大值（________日前后），一次最小值（________日前后）

南回归线及其以南地区

一年有一次最大值（________日前后），一次最小值（________日前后）

南北回归线之间（除赤道外）

一年有________最大值（________时最大），一次最小值（南半球出现在6月22日前后，北半球出现在12月22日前后）

赤道地区

一年有两次最大（________、________）、两次最小（夏至、冬至）

递变规律

来增去减（直射点向本地所在纬线移来，则正午太阳高度角________，移去则________）

答案　

北回归线及其以北地区

一年有一次最大值（6月22日前后），一次最小值（12月22日前后）

南回归线及其以南地区

一年有一次最大值（12月22日前后），一次最小值（6月22日前后）

南北回归线之间（除赤道外）

一年有两次最大值（太阳直射时最大），一次最小值（南半球出现在6月22日前后，北半球出现在12月22日前后）

赤道地区

一年有两次最大（春分、秋分）、两次最小（夏至、冬至）

递变规律

来增去减（直射点向本地所在纬线移来，则正午太阳高度角增大，移去则减小）

正午太阳高度角的应用

（1）确定地方时

当某地太阳高度角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

在北回归线以北地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；在南回归线以南地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。

（3）判断日影长短及方向

太阳高度角越大，影子越短，太阳高度角越小，影子越长。

一天中日影的变化规律是：

日出时最长

正午时最短

日落时最长，且日影方向与太阳方向相反。

（4）计算楼间距

一般来说，纬度较低的地区，楼距较近；纬度较高的地区，楼距较远。

解题关键是计算当地冬至日的正午太阳高度角，并计算影长。

以我国为例（见下图），南楼高度为h，该地冬至日正午太阳高度角为H，则最小楼间距L为：

L＝h/tanH。

（5）计算热水器安装角度

应使太阳能热水器集热面与太阳光线垂直，其倾角和正午太阳高度角的关系为α＋H＝90°（如下图）。

正午太阳高度角的计算方法

（1）公式：

H＝90°－两点纬度差。

（2）含义

①H：

观测点的正午太阳高度角。

②两点：

太阳直射点、观测点。

③纬度差：

若两点在同一半球，用较高纬度减去较低纬度；若两点分属于南、北半球，将两点的纬度求和。

如下图所示：

当太阳直射B点（10°N）时，A点（30°N）正午太阳高度角是：

HA＝90°－

＝90°－（30°－10°）＝70°。

当太阳直射B点（10°N）时，C点（23°26′S）正午太阳高度角是：

HC＝90°－

＝90°－（10°＋23°26′）＝56°34′。

（2018·四川成都中学月考）我国《物权法》指出，住宅间距必须保证北面楼房底层窗台面日照时间不少于1小时（如下图）。

据此回答1～2题。

1.“日照时间不少于1小时”的日期指的是（　　）

A.春分日B.夏至日

C.秋分日D.冬至日

2.按照采光要求，下列四个城市相邻同高楼房的间距最宽的应该是（　　）

A.北京（40°N）B.哈尔滨（45°N）

C.广州（23°N）D.台州（29°N）

答案　1.D　2.B

解析　第1题，我国大部分地区在冬至日北面楼房底层最易被南面楼房遮住太阳光。

第2题，冬至日，选项中四个城市越靠北其楼房的影子越长，楼间距应越宽。

（2018·中牟高一检测）汉字造字中蕴含某些地理知识，如“间”——“门里有日午间到”。

读下图，完成1～2题。

1.图中门的朝向可能是（　　）

①正东　②正西　③正南　④正北

A.①②B.②③C.①③D.③④

2.关于图中屋内正午地面光照面积的说法，正确的是（　　）

A.全年一样

B.夏至日北半球中纬度地区达到全年最小

C.正午比上午大

D.春秋分日各地一样

答案　1.D　2.B

解析　第1题，根据材料中汉字造字知识，“间”即正午，太阳高度角达到一天中的最大值。

从图片上看，该地正午阳光是斜射，也就是此日该地位于直射点所在纬线的北面或南面，此时该地位于直射点的正北或正南方向，阳光能照射进门，所以门的朝向为正南或正北。

第2题，一年中，太阳直射点在南北回归线之间做周期性回归运动，直射点位置不同，正午太阳高度角也不同。

上午的太阳高度角小，射进门内的光照面积大；正午太阳高度角大，射入门内的光照面积小。

春秋分日，同纬度的地方可能光照面积一样，但不同纬度地区，正午太阳高度角是不同的，射入门内的光照面积也不同。

夏至日，是指当地的节气是夏至的时候，中纬度地区正午太阳高度角达到了一年中的最大值，太阳高度角越大，射入门内的光照面积越小。

读“某地正午太阳高度角年变化折线图”，完成3～4题。

3.根据该地正午太阳高度角年变化规律，判断该地可能位于（　　）

A.北温带

B.南温带

C.0°～23°26′N之间

D.0°～23°26′S之间

4.图中A处所表示的这一天，该地（　　）

A.黑夜最短

B.正午旗杆的影子最短

C.气温最高

D.受太阳活动影响强烈

答案　3.D　4.B

解析　第3题，该地12月22日前后有两次正午太阳高度角达到90°，说明有两次太阳直射。

根据正午太阳高度角变化规律可以判定该地位于赤道至南回归线之间。

第4题，A处表示太阳直射，正午旗杆的影子最短。

杭州（30°N）某同学对传统的太阳能热水器进行改造（见下图），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。

据此回答5～7题。

5.冬至日的12时，为使热水器受热最多，需调节活动支架，使热水器集热板与地面的夹角为（　　）

A.23°26′B.36°26′C.53°26′D.66°26′

6.为了充分利用太阳能，尽可能使一年内正午太阳光线与集热板保持垂直，集热板与地面的夹角的调整幅度为（　　）

A.23°26′B.30°C.46°52′D.60°

7.一年中，活动支架最短的日期是（　　）

A.春分日B.夏至日

C.秋分日D.冬至日

答案　5.C　6.C　7.B

解析　第5题，冬至日，太阳直射南回归线，要使热水器受热最多，需调节活动支架，让热水器集热板与地面的夹角和正午太阳高度角互余。

正午太阳高度角H＝90°－（30°＋23°26′），则夹角为90°－[90°－（30°＋23°26′）]＝53°26′。

第6题，该地位于北温带地区，正午太阳高度角的变化幅度为46°52′，所以夹角的调整幅度也为46°52′。

第7题，一年中，活动支架最短的日期为热水器集热板与地面夹角最小时，即该地正午太阳高度角最大时，该地夏至日正午太阳高度角最大。

读“某日我国四城市正午太阳高度示意图”，完成1～2题。

1.若四城市为广州、武汉、北京、海口，则图中①②③④分别代表的城市为（　　）

A.海口、武汉、北京、广州

B.武汉、北京、广州、海口

C.海口、北京、武汉、广州

D.广州、武汉、北京、海口

2.据图判断，此时我国最有可能处于二十四节气中的（　　）

A.春分B.夏至

C.秋分D.冬至

答案　1.A　2.B

解析　第1题，四个城市中，广州、海口可能被太阳直射，若太阳直射海口，则另外三个城市正午时太阳均位于正南方，与上图不符。

由此可知，①城市正午时太阳位于正北方，只能是海口；④城市被太阳直射，是广州；武汉的正午太阳高度大于北京。

第2题，据上题分析可知，太阳直射广州——北回归线，即为北半球的夏至。

（2018·安徽名校合作体联考）绿地面积是评价住宅小区的重要指标，如图为“我国华北平原的低碳社区住宅景观设计示意图”。

读图，回答下题。

3.此时太阳能热水器基本可以最大程度利用太阳辐射，则此时接近（　　）

A.春分日B.夏至日

C.秋分日D.冬至日

答案　B

解析　根据正午太阳高度角的计算公式，可得出此时太阳直射点大致位于北纬15°～20°，接近夏至日，因此答案选B项。

（2018·辽宁省辽河油田第二高级中学期中）春节刚刚过去，中国多省（区）又迎来一轮房地产去库存政策潮。

广东省茂名市（约21.5°N）的小明家也准备在某楼盘买房，楼是东西延伸，每户南北均有阳台；两栋楼的楼高均是51米，楼层高3米，楼间距如图所示，有一地面停车场（车位布置如图）。

据此回答4～5题。

4.小明的爷爷担心冬季正午室内晒不到太阳，所以小明家最低买二栋的（　　）

A.4楼B.6楼C.7楼D.8楼

5.小明的父亲想在停车场买一停车位（停车场长度与楼长一致），现在只有甲、乙、丙、丁四个车位，他担心夏天车被晒时间太长，所以最好选择（　　）

A.甲车位B.乙车位

C.丙车位D.丁车位

答案　4.D　5.D

解析　第4题，冬至日该地太阳高度角最低约为45°，由于南楼阻挡，北楼太阳照不到的高度约21米，楼层高3米，约7层，所以冬至日正午可以被太阳照到的楼层最低是8楼。

第5题，据图中方向，停车场位于楼北侧，南排的丙、丁车位更不容易被晒到。

丙位于最西侧，当太阳方位偏西时容易被晒到，故选丁车位。

山东省某学校地理兴趣小组到该省一无人海岛（38°N）进行野外考察活动。

读图，完成6～7题。

6.兴趣小组采用“立竿测影”方法测定太阳直射点的纬度，必须观测和记录的数据（竹竿长度已知）是（　　）

A.最短竿影长度B.最短竿影方位

C.北京时间D.白昼长度

7.若该兴趣小组测得最短竿影长度与竹竿长度相等，则太阳直射的纬度为（　　）

A.7°SB.7°NC.17°SD.17°N

答案　6.A　7.A

解析　第6题，正午时竿影长度最短，太阳高度角达到最大，结合三角函数知识即可求出正午太阳高度角数值，再根据正午太阳高度角的计算公式，即可算出太阳直射点的纬度。

第7题，若最短竿影等于竿长，则正午太阳高度角为45°，根据正午太阳高度角的计算公式即可求出太阳直射7°S纬线。

（2018·黑龙江重点中学高一月考）太阳天顶角是表示太阳位置的一种方式，其与正午太阳高度角的关系如下图所示。

据此回答8～9题。

8.夏至日，太阳天顶角为0°的地区位于（　　）

A.赤道B.南回归线

C.北回归线D.北极点

9.当牡丹江地区太阳天顶角由最大开始变小时，下列叙述正确的是（　　）

A.太阳直射点在南半球，开始向北移动

B.太阳直射点在赤道，开始向南移动

C.牡丹江地区的昼夜等长

D.地球靠近远日点附近

答案　8.C　9.A

解析　第8题，夏至日太阳直射点在北回归线上，太阳天顶角为0°的地区即正午太阳高度角为90°的地区，此时北回归线上的正午太阳高度角为90°。

第9题，牡丹江地区太阳天顶角最大时，也就是正午太阳高度角最小时，此时太阳直射南回归线，为12月22日前后，此后直射点将向北移，此时牡丹江地区昼短夜长，地球靠近近日点附近。

下图为“汕头周边地区等太阳高度线图”。

据此回答10～11题。

10.a地的纬度为（　　）

A.45°NB.45°46′N

C.21°34′ND.68°26′N

11.设b地此日的正午太阳高度角为H，c地此刻地方时为T，则下列不等式中，完全正确的一组是（　　）

A.H＞60°，T＞13时B.H＜60°，T＜13时

C.H＞60°，T＜13时D.H＜60°，T＞13时

答案　10.D　11.A

解析　第10题，读图可知，此时太阳直射北回归线，a地的正午太阳高度角为45°，根据正午太阳高度角计算公式：

45°＝90°－（X－23°26′）（X为a地纬度），可知X＝68°26′N。

第11题，b地太阳高度角等于60°，一天中正午时太阳高度角最大，所以b地正午太阳高度角一定比60°大。

汕头和c地太阳高度角相差15°，也就是两地经度相差大于15°，两地地方时相差大于1小时，加上c地比汕头更靠东，地方时更早，c地地方时（T）应大于13时。

（2018·珠海模拟）我国某高中学生在某日中午前后，进行地理课的研究性学习活动。

他们利用一根标杆，每隔1小时测量一次杆影的长度，并将测量结果绘制成示意图（如下图）。

据此回答12～13题。

12.测量的日期最可能是（　　）

A.3月21日B.6月22日

C.9月23日D.12月22日

13.依据上述日期判断，该高中学校最可能位于（　　）

A.北京市（40°N、116°E）

B.海南省海口市（20°N、110°E）

C.广东省汕头市（23°N、116°E）

D.云南省昆明市（25°N、103°E）

答案　12.B　13.C

14.（2018·河南信阳二检）周朝时期，周公在河南登封（34°N）“垒土为圭，立木为表，测日影，定四时”，通过观测一年中每天正午投在地上的影子长度变化来测量二十四节气，其观测结果正确的是（　　）

A.一年中冬至日杆影最短

B.春分日杆影长与杆高相等

C.每两个节气间影长变化幅度相等

D.杆影变长期间，当地昼渐短

答案　D

解析　北半球一年中冬至日正午太阳高度最低、杆影最长，A错误。

春分日，在纬度为45°的地区，正午杆影长与杆高相等，B错误。

虽然节气的时间间隔是一样的，约15天一个节气，但影长的变化幅度是不相等的，正午太阳高度大的时段影长变化幅度小，正午太阳高度小的时段影长变化幅度大（见下图），C错误。

登封属于北温带地区，杆影变长期间，正午太阳高度变小，太阳直射点南移，当地昼变短，故选D。

15.下图为“北半球光照图”，此时地球的公转速度较慢。

据图回答下列问题。

（1）图中所示时期正值北半球的________（节气）；图中弧PM是________（填“晨线”或“昏线”）；此时太阳直射点的地理坐标是________________。

P、Q、M三点的自转线速度从大到小排列依次是________________。

（2）该日东营市（37°N）的正午太阳高度角是________。

该日之后，东营市的正午太阳高度角将________（填“变大”或“变小”）。

（3）图示日期全球正午太阳高度角的分布规律是_______________________________________

________________。

答案　

（1）夏至　晨线　（0°，23°26′N）　P、Q、M

（2）76°26′　变小

（3）从北回归线向南北两侧递减