学年鲁教版高中地理必修1太阳直射点的回归运动正午太阳高度角的变化学案.docx

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学年鲁教版高中地理必修1太阳直射点的回归运动正午太阳高度角的变化学案

第1课时　太阳直射点的回归运动　正午太阳高度角的变化

课程标准

核心素养目标

结合实例，说明地球运动的地理意义

1.通过模拟演示，了解地球公转的特征。

（地理实践力）

2．理解黄赤交角和太阳直射点的移动规律。

（综合思维）

3．结合“二分二至日太阳照射地球示意图”理解正午太阳高度的空间和时间分布规律。

（综合思维）

4．运用地球公转、太阳直射点的移动规律解释生活中的一些现象，提高探索自然奥秘的兴趣，初步树立物质运动的世界观。

（人地协调观）

一、地球公转的特征

1．概念：

地球在自转的同时，还围绕着太阳自西向东公转，公转的轨道平面叫黄道平面。

2．特征

（1）方向：

自西向东，箭头表示地球公转方向。

（2）轨道：

接近正圆的椭圆，太阳位于其中一个焦点上。

（3）周期：

365日6时9分10秒，称为1恒星年。

（4）速度

公转位置

时间

公转特征

近日点

1月初

速度较快

远日点

7月初

速度较慢

二、太阳直射点的回归运动

1．黄赤交角

（1）概念：

黄道平面与赤道平面的夹角。

（2）图示：

黄赤交角（如下图）

（3）表现：

太阳直射点在南、北回归线之间往返移动。

2．太阳直射点的回归运动

（1）移动轨迹

（2）周期：

365日5时48分46秒，叫作1回归年。

[特别提醒]

（1）黄赤交角度数＝回归线的度数

（2）黄赤交角度数＋极圈度数＝90°

（3）黄赤交角度数＝晨昏线与地轴的最大夹角

三、正午太阳高度角的变化

1．概念

（1）太阳高度角：

太阳光线与地平面之间的夹角。

（2）正午太阳高度：

一天中太阳高度的最大值出现在正午。

2．变化原因：

黄赤交角的存在、太阳直射点的南北移动。

3．变化规律

（1）纬度分布

同一时刻，各地正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。

春、秋分日

由赤道向南北两侧递减

夏至日

由北回归线向南北两侧递减

冬至日

由南回归线向南北两侧递减

（2）季节变化

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

南半球各纬度地区

冬至日

南回归线及其以南地区

北半球各纬度地区

二分日

赤道

极点

（1）地球位于近日点时，北半球是夏季；地球位于远日点时，北半球是冬季。

（　　）

（2）春分日和秋分日时黄赤交角为0。

（　　）

（3）国庆节之后太阳直射点位于南半球并向南移动。

（　　）

（4）同一日期，地球上正午太阳高度相等的地区都在同一纬线上。

（　　）

（5）夏至日时，北回归线及其以北地区正午太阳高度达到一年中的最大值，达到一年中最小值的纬度范围是（　　）

A．赤道　　　　B．北半球

C．南半球D．南回归线以南

提示：

（1）×　每年1月初，地球处于近日点附近，为北半球的冬季；7月初，地球处于远日点附近，为北半球的夏季。

（2）×　地球公转时，地轴的空间指向保持不变，因此黄赤交角的大小不因季节而变化。

（3）√　国庆节位于秋分日和冬至日之间，此时太阳直射点位于南半球并向南移动。

（4）×　同一日期，地球上总有两条纬线上的正午太阳高度相等，并以直射纬线呈南北对称分布。

（5）C　[夏至日时，正午太阳高度达到一年中最小值的纬度范围是南半球。

]

　太阳直射点的回归运动

英国古文明研究作家葛瑞姆·汉卡克在《上帝的指纹》中写道：

“黄赤交角会发生周期的变化，这个周期是41000年，交角改变在22.1°到24.5°之间，准确性和可预测性不亚于瑞士钟表。

”

问题1　（综合思维）为什么会有黄赤交角？

提示：

地球在自转的同时也在围绕太阳公转。

问题2　（综合思维）若黄赤交角变为24.5°，太阳直射的范围将会如何变化？

提示：

太阳直射点在24.5°N～24.5°S之间移动，太阳直射范围将变大。

问题3　（综合思维）如果地球直立绕日公转，太阳直射点会发生什么变化？

提示：

如果地球直立绕日运行，则黄道平面与赤道平面重合，黄赤交角为0°，太阳始终直射赤道，不再南北移动。

[归纳提升]

1．地球公转运动图的判读

由上图可知，地球公转运动图可从以下三个方面进行判读：

（1）公转方向的判断：

根据公转与自转的方向一致及从北极俯视呈逆时针方向，从南极俯视呈顺时针方向，可判断地球公转方向。

（2）二至日的判断：

根据地轴和太阳的关系可判断，地轴北端倾向太阳（或地轴南端偏离太阳）为夏至日；反之，则为冬至日。

（3）近日点、远日点的判断：

根据二至日和地球位于公转轨道近、远日点的时间，可判断夏至日地球位于远日点附近，冬至日地球位于近日点附近。

2．黄赤交角的特点

黄赤交角的特点，可以概括为“一轴、两面、三角度”和“三个基本不变”。

其含义如下：

含义

一轴两面三角度

一轴

地轴（自转轴，与赤道面垂直）

黄道平面

地球公转的轨道平面

赤道平面

地球自转的平面，与地轴垂直

黄赤交角

黄道平面与赤道

平面的夹角，为23°26′

地轴与黄道平面夹角

与黄赤交角互余，为66°34′

地轴与赤道平面夹角

90°

三个基本不变

地轴指向

地球在公转过程中，地轴的空间指向基本不变，地轴始终指向北极星附近

黄赤交角

大小

黄赤交角的大小基本不变，目前保持为23°26′

运动方向

地球运动的方向不变，总是自西向东

3.黄赤交角的影响

引起太阳直射点在南、北回归线之间的周期性往返运动，其运动周期为365日5时48分46秒，叫作1回归年。

太阳直射点的位置和季节移动可用以下图表来表示：

位置

移动规律

3月21日至6月22日

北半球

向北移动

6月22日至9月23日

向南移动

9月23日至12月22日

南半球

12月22日至次年3月21日

向北移动

1．下图中，XOY为地轴，MN为赤道，EF、E′F′为回归线，ST、S′T′为极圈。

读图，回答

（1）～（3）题。

（1）目前黄赤交角在图上是（　　）

A．∠XOF　　　　B．∠TOF

C．∠FOND．∠TON

（2）若黄赤交角增大，图中哪些度数将增大（　　）

A．∠XONB．EF的纬度

C．ST的纬度D．∠XOF

（3）若此图为北半球夏至日，则太阳光线与图中哪条线平行（　　）

A．MNB．EF

C．E′FD．ST

（1）C　

（2）B　（3）C　[第

（1）题，图中MN所在的平面为赤道平面，E′F所在的平面为黄道平面，所以∠MOE′或∠FON应为黄赤交角。

第

（2）题，若黄赤交角增大，则南、北回归线的度数增大，即图中EF或E′F′的度数将增大。

第（3）题，若此图为北半球夏至日，则太阳光线应与ST′（晨昏线）所在平面垂直，太阳直射北回归线，故直射光线还应经过地心，即太阳光线与图中E′F平行。

]

　正午太阳高度角的变化

在我国，无论是城市还是农村，使用太阳能热水器的家庭越来越多。

某太阳能热水器厂家宣传了自己的太阳能热水器设计的是黄金角度，安装后可以大大提高太阳能的利用率。

小明的父母听了广告宣传便购买了一台，小明却说，这个太阳能热水器厂家广告有夸大宣传的嫌疑。

问题1　（综合思维）小明的说法有道理吗？

为保证太阳能的利用率，影响太阳能安装角度的主要因素是什么？

提示：

有道理，正午太阳高度是影响太阳能利用的重要因素。

正午太阳高度是有纬度和季节变化的，太阳能安装角度主要受季节与纬度等因素的影响。

问题2　（综合思维）你能说出北京正午太阳高度的年变化规律吗？

提示：

北京位于北回归线以北，其正午太阳高度夏至日最大，冬至日最小，从夏至日到冬至日递减，从冬至日到夏至日递增。

[归纳提升]

1．太阳高度与正午太阳高度

（1）太阳高度

太阳光线与地面所成的夹角称为太阳高度角，简称太阳高度。

在晨昏线上的各地太阳高度为0°，昼半球上的各地太阳高度大于0°，夜半球上的各地太阳高度小于0°。

太阳高度最大值为90°。

（2）正午太阳高度：

一日内最大的太阳高度就是正午太阳高度，即当地地方时12时的太阳高度。

太阳高度的日变化是由地球自转运动产生的，而正午太阳高度的年变化是由地球公转运动产生的。

2．正午太阳高度的变化

（1）正午太阳高度的纬度变化规律

同一纬度，正午太阳高度相同。

同一时刻从太阳直射纬度向南北两侧递减。

（2）正午太阳高度的季节变化

同一地点，正午太阳高度的大小随季节而变化。

如下图所示：

（3）正午太阳高度的计算

某地正午太阳高度H的大小，可用下面的公式来计算：

H＝90°－|φ±δ|（同半球减，异半球加）。

其中φ为当地地理纬度，δ为直射点的纬度。

|φ±δ|为某地纬度与直射点纬度的差值。

2．读世界上四地年内正午太阳高度变化及方向简图，回答

（1）～

（2）题。

（1）在四地楼房建设中，楼间距最小的为（　　）

A．①　B．②　　　

C．③　　　D．④

（2）在②地，为充分利用太阳能，正午太阳高度角最小时太阳能热水器集热板与地面的夹角约为（　　）

A．23°26′B．66°34′

C．46°52′D．45°

（1）A　

（2）C　[第

（1）题，为了充分采光，楼间距的大小与该地一年中的最小正午太阳高度有关，从图中可以判断出四地中①地的最小正午太阳高度最大，④地最小，由此可判断出①地的楼间距最小，④地的楼间距最大。

第

（2）题，从图中可以看出②地一年内正午太阳高度最小时约为43°08′。

根据相关公式，可计算出太阳能热水器集热板与地面的夹角约为46°52′。

]

地理实践力——城市规划中的日照问题

随着经济建设的不断深入，我国的城市建设也得到了空前的发展。

光照是城市建设在任何时期都必须考虑的一个重要因素。

尤其是在城市大型小区的规划方面，建筑的采光更是影响到居民的日常生活。

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（见下图），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为：

L＝h·cotH。

城市住宅小区规划时，对采光条件有明确的规定。

下表反映了我国部分城市住宅地日照间距要求（表中H为住宅楼高度，适用于住宅呈南北朝向的平原地区）。

据此回答

（1）～（3）题。

城市

冬至日正午太阳高度

日照间距

甲

24°45′

2.02H

乙

40°28′

1.18H

丙

35°21′

1.41H

丁

26°36′

1.86H

（1）在我国多数城市的居住建筑日照标准中，都以冬至日作为标准日，原因是（　　）

A．冬至日气温低

B．冬至日降水多

C．冬至日白昼时间最短

D．冬至日正午太阳高度最小

（2）位于北纬30°的杭州某住宅小区在规划建设两幢楼高均为30m的住宅时，其楼间距应不小于（tan35°≈0.7，tan45°＝1，tan60°≈1.732）（　　）

A．35mB．40m　　

C．50m　　D．55m

（3）根据表中信息可判断，在四地中纬度最高的是（　　）

A．甲B．乙

C．丙D．丁

[素养立意]　本题组通过城市住宅小区规划时对采光条件的要求，考查了正午太阳高度变化规律的实际应用。

（1）D　

（2）B　（3）A　[第

（1）题，我国绝大多数地区位于北回归线以北，每年冬至日这天，正午太阳高度角最小，楼房的影子达一年中最长，因而以冬至日作为标准日。

第

（2）题，冬至日时，杭州的正午太阳高度H＝90°－（30°＋23°26′）＝36°34′，楼间距＝H/tan36°34′，可以计算出楼间距应不小于40m。

第（3）题，四地中，甲地冬至日正午太阳高度角最小，因此纬度最高。

]

题组1　太阳直射点的回归运动

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