昼夜长短和正午太阳高度变化导学案例.docx

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昼夜长短和正午太阳高度变化导学案例

昼夜长短和正午太阳高度变化（教案）

一、教学目标

1.知识与能力目标

[1]掌握昼夜长短的变化规律及其原理

[2]掌握正午太阳高度的变化及其原理以及计算

[3]思考问题、探究问题的能力

[4]对一些问题具有动手设计实验的能力

2.过程与方法目标

[1]通过对日常生活景象的分析了解昼夜长短和正午太阳高度的原理及规律

[2]通过动手探究切身体验科学的严谨和地理知识与生活的密切联系

3.情感态度和价值观目标

[1]求真求实、探索事物规律的精神

[2]热爱科学，对地理学科有严谨的态度

二、重点、难点分析

1.重点：

[1]昼夜长短的变化规律；

[2]昼长夜长的计算方法（常考）；

[3]昼夜长短变化的原理；

[4]正午太阳高度变化的规律；

[5]正午太阳高度值的计算。

2.难点：

[1]昼夜长短变化和正午太阳高度的变化原理；

[2]昼长、夜长和正午太阳高度角的计算；

[3]探索实验的设计、实施及精确控制。

三、课型：

综合型

四、教学方法：

讲授法、探索法

五、教具：

地球仪、手电筒、同学自制工具

六、参考资料：

五年高考真题汇编

七、教学过程

1.回顾前面的课，根据与前文内容上的联系引出本次课的主题。

【在我们前面的课程中学习了地球运动的规律及其特点、太阳直射点的移动、昼夜交替和时差。

都是讲地球的运动及地球与太阳的关系所引起的一系列现象。

接下来，我们将更深入地体会地球运动所带来的这些有趣的现象】

导入

当我们正对着炉火时，感觉特别烤人；斜对着时，就不那么热了。

此外，注意观察的同学，会发现这样一个现象：

朝南的房间，冬天充满阳光，而夏天阳光却射不到室内。

这说明太阳的高度在变化：

冬天低，阳光斜射；夏天高，阳光直射。

想想这些现象的道理，与天气冷暖变化联系起来，四季变化形成的原因？

2.提出问题引起学生的兴趣：

[1]为什么把昼夜长短的变化和正午太阳高度的变化放在一起讲，它们之间有什么内在联系？

[2]太阳高度是什么？

为什么只有正午太阳高度拿来讲？

3.讲述昼夜的概念

昼——面对太阳能照射到阳光的地方

夜——背对太阳不能照射到阳光的地方

4.昼长夜短反映日照时间的长短；正午太阳高度反映太阳辐射的强弱。

5.昼夜长短变化的原因：

太阳直射点有规律地南北移动。

6.昼夜长短的规律：

归纳：

1.太阳直射点在哪个半球则哪个半球的昼长>夜长；

2.太阳直射赤道时，昼长=夜长；

3.太阳直射点往北移则北半球昼长递增，夜长递减；

4.太阳直射点往南移则北半球昼长递减，夜长递增。

7.讲解为何太阳直射点移动会导致昼夜长短的变化。

（结合地球仪）地球的自转轴是相对固定地指向北极星，地球公转的时候姿态的变化导致太阳直射点有规律地南北移动。

如果地轴相应地运动就可能没有昼夜长短的变化。

地球本身的形状也是导致直射点南北移动的重要原因。

如果地球是个平面，情况就不是现在这样。

8.昼长的计算：

常识性问题：

昼长=日落时刻—日出时刻

夜长=24—昼长

公式：

昼长=12-（12-日出时刻）×2

=（日落时刻-12）×2

口算规律：

以6点日出，18点日落，昼长为12小时为基准。

每推迟T时间日出，就会提前T时间日落，昼长减小2T。

每提前T时间日出，就会推迟T时间日落，昼长增加2T。

日出时刻

日落时刻

昼长

20:

9.赤道昼长：

读图发现，赤道昼长总是12个小时，即昼长=夜长。

事实上赤道也总是昼夜等长。

10.太阳高度，反映了太阳辐射的强弱，实际指太阳高度角。

问：

①是不是只有正午有太阳高度角，所以这里就讲正午太阳高度？

②早晨有没有太阳高度呢？

早上太阳出来之后，会不会形成影子？

事实上，大家都知道，早晨不但有影子，而且影子特别长，比正午的时候还长。

下面我们就从我们熟悉而且经典的影长计算说起。

是光线与地面的夹角A吗？

还是光线与旗杆的夹角B？

有的同学说A，有的同学说B，有的表情一片茫然。

到底是哪个角呢？

我们举个例子来证明一下。

当阳光直射地面的时候，旗杆的影子是不是就该消失？

（那是肯定的）换句话说，光线会与旗杆平行，也就是说光线与旗杆的夹角是180°或者0°，而阳光直射的基本前提就是光线垂直于地面。

很显然，太阳高度角是阳光与地面的夹角。

我们现在来理解一个概念，正午是什么？

是不是指12点？

我们前面学过“地方时”与“区时”的差别。

很显然，12点的说法不够准确。

应该是当地时间12点，也就是当地太阳高度角最大的时刻。

在古装剧中，我们可以看到古人就是用影长去计时，实际上就是在利用太阳高度的变化去计算时间，当一天中影长最短的时刻就是正午。

经过长期的观察和总结，古人可以很准确地计时。

可见，我们学习的地理知识是有规律的，非常严谨，非常有趣，跟生活密切相关的学问。

11.太阳高度角的变化规律

12.正午太阳高度角的计算：

例1：

太阳直射0°，求23°26′N的正午太阳高度角？

例2：

C点的纬度为30°N，D点的纬度为60°N，已知C点的正午太阳高度角H（C）=60°，求D点的正午太阳高度角H（D）。

13.实验课程设计

（1）目的：

测量太阳高度角的变化，体会本次课程

（2）时间：

星期六8点——18点

（3）人员：

地理兴趣小组成员及其他自愿参与的同学

（4）方法：

用1米长的直杆，每隔10分钟测量一次影长并记录

（5）统计：

获取数据后由全班同学一起分析，画出图表，得出结论

（6）注意事项：

①同学们注意防晒，防止中暑，防止紫外线伤害眼睛

②重点测量北京时间11点至13点的影长，此段时间每间隔5分钟测量一次影长

③注意实验方法的改进，误差的缩小

（7）统计表格：

统计时刻

影长

统计员

（8）写出实验报告

14、作业

分析图：

正解：

H（A）=90°-[20°+（90°-23°26′）]

=90°-86°34′

=3°26′

生活中经常会出现一些有意思的地理问题：

1、你观察过自己在太阳下的影子吗？

一天

之内它什么时候最长？

什么时候最短？

一

年呢？

2、放暑假和寒假时，白天和黑夜一样长吗？

3、我国南极科考队为什么一般选择在我

国的冬半年前往南极考察？

太阳直射点的移动，使地球表面接受到的太阳辐射能量，因时、因地而变化。

这种变化可以通过昼夜长短和正午太阳高度的变化来体现。

昼夜长短反映了日照时间的长短，

正午太阳高度反映了太阳辐射的强弱。

昼夜长短和正午太阳高度的变化

四季更替和五带的划分

（一）昼夜长短的变化

1、昼夜长短的变化规律

夜长：

昼长:

昼弧所跨的经度数*4分钟

夜弧所跨的经度数*4分钟

昼弧长，则昼长；夜弧长，则夜长。

晨昏线与太阳光线始终垂直。

晨昏线的位置随太阳直射点在南北回归线间移动而变化。

找

看

抓

探究问题1

读图回答：

北半球的夏至日，日期为6月22日前后

太阳直射23°26′N

4、哪个纬度昼长最长？

哪个纬度昼长最短？

北极圈及其以北地区昼长最长（极昼现象）

南极圈及其以南地区昼最短（极夜现象）

5、昼长的纬度分布有什么规律

从北极圈向南到南极圈昼长越来越短，北极圈及其以北为极昼，南极圈及其以南为极夜

1、太阳直射哪个纬度？

2、此时是什么节气？

日期是多少？

6、太阳直射点与昼夜长短状况的关系

3、北半球的昼夜长短情况

南半球的昼夜长短情况

赤道昼夜长短情况

北半球昼长夜短，北半球昼长为一年中最长；

南半球昼短夜长

赤道昼夜等长

直射点所在的半球昼长夜短，且纬度越高昼长越长（另一半球反之）

探究问题2

读图回答：

太阳直射0°

北半球的春分日或秋分日，日期为3月21日或9月23日前后

北半球昼夜等长，南半球昼夜等长,赤道昼夜等长

太阳直射赤道，全球昼夜等长

1、太阳直射哪个纬度？

2、此时是什么节气？

日期是多少？

3、北半球的昼夜长短情况

南半球的昼夜长短情况

赤道昼夜长短情况？

4、太阳直射点与

昼夜长短状况的关系

探究问题3

1太阳直射哪个纬度？

2此时是什么节气?

日期是多少

3北半球的昼夜长短情况

南半球的昼夜长短情况

赤道昼夜长短情况？

4哪个纬度昼长最长？

哪个纬度昼长最短？

5昼长的纬度分布有什么规律

6太阳直射点与昼夜长短状况的关系

4.南极圈及其以南地区昼长最长（极昼现象）北极圈及其以北地区昼最短（极夜现象）

5.从南极圈向北到北极圈昼长越来越短，北极圈及其以北地区为极夜，南极圈及其以南地区为极昼。

6.直射点所在的半球昼长夜短，且纬度越高昼长越长（另一半球反之）

1.太阳直射23°26′S

2.北半球的冬至日，日期为12月22日前后

3.北半球昼短夜长，北半球的昼长为一年中最小；南半球昼长夜短,赤道昼夜等长

∠１

∠２

∠３

太阳光线

直射点的纬度与刚好出现极昼（极夜）的纬度互余

2×23°26′

思考：

直射点的纬度与出现极昼（极夜）的纬度有什么关系？

春、秋分

夏至

冬至

直射点

位置

北半球

赤道

南半球

昼夜平分

昼长夜短，越

往北白昼越长

昼夜平分

昼短夜长，越

往南白昼越短

昼短夜长，越

往北白昼越短

昼长夜短，越

往南白昼越长

节气

侧视图

俯视图

北半球

南半球

夏至

冬至

两分

关于昼夜长短的变化规律，在问题设计上，更多的是利用光照图切入，因此要熟悉和理解不同时间背景下的日照图。

不同节气的日照图

6时

12时

0时

18时

12时

0时

18时

12时

0时

12时

6时

18时

3.太阳直射点的移动与昼夜长短的变化

太阳直射点向南移动

北半球昼渐短夜渐长

太阳直射点向南移动

北半球昼渐短夜渐长

北半球昼渐长夜渐短

太阳直射点向北移动

北半球昼渐长夜渐短

（直射北半球）

（北半球昼长夜短）

（直射北半球）

（北半球昼长夜短）

（直射南半球）

（北半球昼短夜长）

（直射南半球）

（北半球昼短夜长）

夏至日北半球昼长最长，夜长最短，南半球反之

冬至日南半球昼长最长，夜长最短，北半球反之

（1）昼夜长短状况与太阳直射点位置的关系：

直射点所在的半球昼长夜短，且纬度越高昼越长。

（2）昼夜长短的变化与太阳直射点移动的关系：

直射点移向__

__半球昼增长

直射点向北移，北半球昼增长。

直射点向南移，南半球昼增长。

（3）春、秋分全球昼夜平分，赤道永远昼夜平分。

1.昼夜长短的变化

昼夜长短的纬度分布：

赤道终年昼夜平分

随纬度的升高，昼夜长短的变化幅度增大

极圈上出现极昼、极夜

极圈到极点，极昼、极夜的天数，由一天增加到半年

昼夜长短的季节变化：

春秋二分昼夜平分，冬夏二至昼夜极端

太阳直射点在哪个半球，哪个半球昼长夜短

太阳直射点向哪个半球移动，哪个半球白昼增长

WordsFromNotePage

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WordsFromSlide

各地的昼夜长短，因晨昏圈随太阳直射点的移动而发生变化：

　　当太阳直射点落在赤道（春秋二分）时，晨昏圈通过两极（与经圈重合），等分所有纬线。

因此，全球各地昼夜等长。

　　夏至日，太阳直射点移至北回归线，晨昏圈偏离两极，与南、北极圈相切。

这时，昼弧与夜弧的分割最为悬殊。

北半球（太阳直射的半球）各纬度昼最长而夜最短；南半球相反。

北半球的昼长和南半球的夜长，皆随纬度增高而增大。

到北极圈内，纬线全线是昼弧，昼长达24小时，“夕阳”连着“朝辉”，终日太阳不落，称为极昼。

在南极圈内，纬线全线位于夜半球，24小时漫漫长夜，终日不见太阳，称为极夜。

赤道是唯一保持昼夜等长的地方。

从几何上说，赤道和晨昏圈都是地球的大圆；两个大圆相交，必相互等分。

冬至日，太阳直射点移至南回归线。

这时，南北两半球的昼夜长短分布情形，与夏至日相反。

昼夜长短的简单计算

昼夜的长短，视晨昏圈分割纬线的情况而定。

一般情形下，纬线被晨昏圈分割成两部分：

位于昼半球的部分叫昼弧；位于夜半球的部分叫夜弧。

昼弧和夜弧的弧长，决定该地的昼长和夜长：

弧长15°，折合时间1小时。

2.正午太阳高度的变化

概念：

太阳光线与地平面的夹角（看太阳时视线的仰角）。

正午太阳高度：

正午即当地地方时12时，是一天中太阳

升得最高的时刻，故正午太阳高度是一天中最大的。

无论何时何地，太阳直射点的太阳高度总是最大的（90°）

正午太阳高度的计算：

H=90－|φ±δ|

（其中φ为地理纬度，δ为当时太阳直射点的纬度）

正午太阳高度的纬度分布：

从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减

春、秋分从赤道向两侧递减；冬（夏）至从南（北）两侧递减。

距太阳直射点越近（纬度差越小），正午太阳高度越大。

正午太阳高度的季节变化：

北回归线极其以北，南回归线及其以南每年有一个极大值

分别出现在夏至和冬至。

南北回归线之间每年有两个极大值（即两次直射）

南北半球每年各出现一个极小值，分别出现在夏至和冬至。

赤道上每年出现两个极小值——夏至和冬至

师从图中我们还可以得出以下规律：

（1）地球上总有2条纬线上的正午太阳高度相等，并且以直射纬线南北对称分布。

（2）某条纬线与直射纬线相差多少度，正午太阳高度就相差多少度。

通过前面的学习我们已经知道，正午太阳高度总是由太阳直射点向南北递减，距直射点越远，正午太阳高度角就越小，而且某地区和直射点相差多少纬度，该地的正午太阳高度就和太阳直射点的太阳高度相差多少。

根据这一规律，我们就可以求算某地的正午太阳高度了。

由于正午太阳高度等于纬度差，我们就可以以这样的公式来求D点的正午太阳高度：

H＝90°-纬度差，即H=90°-︱φ-δ︱。

式中的H为正午太阳高度，φ为当地地理纬度，δ为太阳直射点的纬度（任何一天的δ可以在天文年历中查到），当地夏半年取正值，冬半年取负值。

投影：

分别求算出二分二至日时，北京（40°N）的正午太阳高度

春、秋分日：

H＝90°-︱40°-0°︱＝50°

夏至日：

H＝90°-︱40°-23°26′︱＝73°26′

冬至日：

H＝90°-︱40°+23°26′︱=26°34′

夏至日，太阳直射北回归线越向北昼越长，北半球昼长达一年中最大值，南半球昼长达最小值

春秋分日，太阳直射赤道全球昼夜等长

冬至日，太阳直射南回归线越向南昼越长，南半球昼长达一年中最大值，北半球昼长达最小值

春分日和秋分日全球昼夜长短变化

师（在学生讨论归纳的基础上进行总结）①夏至日北半球各地昼长夜短，纬度越高白昼越长，北极圈及其以北地区有极昼现象，南半球情况相反；夏至日北回归线正午太阳高度达一年中的最大值，正午太阳高度角自北回归线向南北两侧减小。

②冬至日，北半球各地昼短夜长，纬度越高白昼越短，北极圈及其以北地区有极夜现象，南半球情况相反；冬至日，北半球各地正午太阳高度达一年中的最低值。

③春、秋分日，全球各地昼夜平分，正午太阳高度角赤道最大，并由此向南北两侧递减。

师：

由以上分析我们知道，全球除赤道外，同一纬度地区，昼夜长短和正午太阳高度随季节变化而变化，特别在地球的中纬度地区最明显，这样就产生了四季。

在天文学上，夏季是一年中白昼最长、正午太阳高度较大的季节；冬季是一年中白昼较短、正午太阳高度较小的季节；春秋两季是冬夏两季的过渡季节，由于地球不停地公转，地球上春、夏、秋、冬也就不停地更替。

课堂小结

本节课我们通过课件演示，了解了黄赤交角的产生、地球公转过程中太阳直射点的回归移动、昼夜范围和正午太阳高度的变化以及五带和四季的更替等内容，建议同学们学习本节内容时，一定要增强空间想象能力，在头脑中初步构建起动态的变化的空间思维能力。

板书设计

三、地球公转的地理意义

活动与探究

探究课题：

分析热水器的倾角大小

探究内容：

无论是城镇还是农村，安装使用太阳能热水器的家庭越来越多。

如何获得最多的太阳光热，提高利用效率，热水器集热面的倾角大小是非常重要的因素。

结合正午太阳高度的变化，分析当地太阳能热水器的倾角是否合理。

探究过程、方法：

理论计算。

要使热水器得到充足的阳光，则集热面应与太阳光线垂直。

计算当地夏至日和冬至日正午太阳高度（α），得出当地热水器倾角（β）合理的度数范围。

夏至日：

α=90°-︱φ-23°26′︱（φ为当地地理纬度，可查阅乡土地理或询问老师）

β=90°-α

冬至日：

α=90°-︱φ＋23°26′︱

β=90°-α

提示：

实际生活中，冬天热水需用量大，水温低，夏季水温又太高，故应尽量照顾冬天的角度。

调查测量时，可分组到太阳能热水器专卖店或楼房顶部（注意安全）实测检验。

探究结果：

分析总结，将实测结果汇总对照，作出结论，还可提出改进的具体措施。

板书

板　书：

正午太阳高度的纬度变化规律

生填表

板　书：

正午太阳高度随季节的变化规律

板　书：

昼夜长短的变化

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