第3课时 昼夜长短的变化、正午太阳高度的变化和四季五带
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.观看视频并结合示意图，理解昼夜长短的季节变化和纬度变化。(综合思维) 2.结合示意图，理解正午太阳高度的变化规律，并结合实例解释相关的地理现象。(综合思维+区域认知+地理实践力) 3.结合太阳直射点的回归运动，理解五带、四季的形成和划分。(综合思维)
学习任务
目标一：阅读教材和观看视频，掌握昼夜长短的变化规律、正午太阳高度的变化规律和四季五带的划分。 [情境1] 阅读教材P.11“昼夜长短的变化”图文内容，并观看《昼夜长短的变化》视频。 任务1：结合教材对昼夜长短的变化的描述及视频，在下图中完善昼夜长短的变化规律。 参考答案： 任务2：结合任务1和教材图1.16，在下图（红色线条为夏至日昼长分布示意）中分别绘出冬至日、二分日昼夜长短的纬度分布规律。 参考答案： 一、昼夜长短的判读技巧 1．昼夜长短分布——抓“直射点位置” 太阳直射点所在的半球位置决定昼夜长短状况。太阳直射点在哪个半球，哪个半球就昼长夜短，且越向该半球的高纬度地区白昼时间越长。太阳直射点所在半球的极点周围出现极昼现象。如下图所示。 2．昼夜长短变化——抓“移动方向” 此处的“移动方向”主要是指太阳直射点的移动方向，它决定昼长、夜长的变化趋势，纬度高低决定昼夜长短的变化幅度。太阳直射点向哪个半球移动，哪个半球就昼变长夜变短，且纬度越高，昼夜长短变化幅度越大。如下图所示。 3．极昼、极夜状况——抓“分布特征” (1)从空间分布来看，极圈内纬度越高，极昼和极夜的天数越多；极点半年极昼、半年极夜；极圈每年有一天极昼、一天极夜。 (2)从时间变化来看，越靠近春分日和秋分日，极昼和极夜的范围越小；越靠近夏至日和冬至日，极昼和极夜的范围越大。 二、昼夜长短的计算方法 1．利用已知的日出或日落的地方时来计算 一个地区一天的日出和日落时间反映了该日的昼夜长短状况。白昼以12时为界，上午与下午时间间隔相等；黑夜以午夜(0时或24时)为界，上半夜与下半夜时间间隔相等。 (1)已知某地某一天的昼长，可求出该日的日出、日落时间(地方时)，其方法为： 日出时间＝12－昼长/2 日落时间＝12＋昼长/2 (2)根据某地某一天日出日落时间可计算昼长、夜长，其方法为： 某地昼长＝日落时间－日出时间＝(正午12时－日出时间)×2＝(日落时间－正午12时)×2 某地夜长＝(子夜24时－日落时间)×2＝(日出时间－子夜0时)×2 2．利用一个地区昼弧所跨的经度范围来计算 昼长＝白昼弧度数/15°(单位：小时)，即在日照图上某条纬线与晨昏线有两个交点，两点之间在昼半球的弧度数/15°，就是白昼的小时数。 三、日出、日落与昼夜长短的计算 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)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。 1．太阳视运动轨迹 2．太阳直射点位置、日出日落方位与昼夜长短的对应关系 注：当极圈内有地区出现极昼时，若是北半球，则出现极昼的地区正北日出，正北日落(0时日出，24时日落)；若是南半球，则出现极昼的地区正南日出，正南日落(0时日出，24时日落)。 [情境2] 阅读教材P.11“正午太阳高度的变化”图文内容及观看《正午太阳高度的变化》视频。 任务1：结合教材及视频内容，在下图中用折线画出二分二至日正午太阳高度的变化规律示意图。 参考答案： 任务2：结合生活经验，太阳高度与物影长度及朝向有何关系？一天中什么时候物影最短？ 参考答案：太阳高度越大，物影影长越短，物影朝向与太阳照射方向相反，如太阳位于物体的东南方向，则物影朝向西北方向。 一天中，当地地方时为12时（正午）时物影最短。 四、正午太阳高度的变化 1.变化规律 (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，具体如下图所示： (2)正午太阳高度的季节变化规律 同一地点，正午太阳高度的大小随季节变化而变化。如下图所示： 2．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。 3．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 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 正午太阳高度越大，影子越短，正午太阳高度越小，影子越长。一天中日影的变化规律是日出最长正午最短日落最长，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，楼间距较近；纬度较高的地区，楼间距较远。解题关键是计算当地冬至日的正午太阳高度，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为H，则最小楼间距L＝h·cot H。 (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)。 不同地区正午太阳方位 [情境3] 阅读教材P.12—P.13“四季更替与五带划分”图文内容。 任务1：结合所学知识，填写下面结构图中序号①～⑥的内容，理解四季、五带的形成。 参考答案： 任务2：下面为二十四节气歌，结合教材P.13自学窗内容，记住二十四节气并结合家乡相关的二十四节气的风俗习惯，体会古人的智慧。 二十四节气歌 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。 每月两节不变更，最多相差一两天。 上半年来六廿一，下半年是八廿三。 五、四季更替和五带划分 1．五带的划分和季节变化的纬度差异 2．不同的四季划分方法 中国的传统四季划分 欧美的传统四季划分 北温带一些国家采用与气候相结合的四季划分 下表中所列的是12月22日，甲、乙、丙、丁四地的白昼时间。据此回答1～2题。 甲地乙地丙地丁地白昼时间4小时30分10小时29分11小时25分13小时56分
1.四地中位于南半球的是( ) A．甲地 B．乙地 C．丙地 D．丁地 【答案】D 【解析】该日可能为北半球冬至日，南半球各地昼长夜短，北半球各地昼短夜长，由表中数据可知，位于南半球的为丁地，D正确。 2.四地所处纬度从高到低顺序排列的是( ) A．甲、乙、丙、丁 B．丙、丁、乙、甲 C．甲、丁、乙、丙 D．丁、丙、乙、甲 【答案】C 【解析】该日可能为北半球冬至日，南半球各地昼长夜短，且纬度越高，昼越长；北半球各地昼短夜长，且纬度越高，昼越短；甲、乙、丙三地均位于北半球，纬度由高到低的排序为甲、乙、丙；丁地昼长为13小时56分，与丁地纬度相同的北半球地区夜长为13小时56分，因此北半球该纬度地区的昼长为10小时4分，纬度高于乙地，即丁地的纬度比乙地更高。综上所述，四地纬度由高到低的排序为甲、丁、乙、丙，C正确。 下图示意某时地球光照状况，阴影部分表示黑夜。据此完成3～4题。 3.该日，图中四地正午太阳高度最大的是( ) A.①地 B.②地 C.③地 D.④地 【答案】A 【解析】根据图中晨昏线与北极圈相切可知，此时为北半球夏至日。该日太阳直射点位于北回归线，①地所在纬线与直射点纬度差为45°-23°26′=21°34′，为四点中最小的。因此①地正午太阳高度最大。 4.该日，图中四地昼长最长的是( ) A.①地 B.②地 C.③地 D.④地 【答案】B 【解析】该日太阳直射北回归线，越往北昼长越长，因此②地昼长最长。 下图为我国北京、广州、武汉、哈尔滨四个城市的季节分配示意图。据此完成5～6题。 5.图示季节分配自上而下依次为( ) A．北京、广州、武汉、哈尔滨 B．北京、武汉、哈尔滨、广州 C．广州、武汉、哈尔滨、北京 D．广州、北京、哈尔滨、武汉 【答案】D 【解析】纬度越低的地区热量越充足，夏季时间应越长，故夏季时间由长到短的顺序为纬度由低到高的顺序，结合选项可知D项正确。 6.关于季节更替的叙述错误的是( ) A．低纬度地区季节更替不明显 B．中纬度地区季节更替明显 C．高纬度地区季节更替明显 D．季节更替取决于昼夜长短和正午太阳高度的变化 【答案】C 【解析】低纬度地区由于接受太阳辐射较多，热量变化较小，故季节变化不明显；中纬度地区不同地区热量差异明显，季节性较强；高纬度地区接受太阳辐射较少，温度较低，季节变化不明显；季节更替取决于昼夜长短和正午太阳高度的变化。
目标二：结合实例，运用本课时知识解释相关地理现象。 [情境] 11月22日，某地理研究性学习小组在观测房屋采光状况时，发现甲楼阴影恰好投在乙楼中央挡住乙楼1～3层中部(如图所示，楼高都为30m)，该地纬度为30°N、经度为117.2°E。 任务1：12月22日，该地理小组再次观测，推测甲楼阴影投在乙楼的层数会发生怎样的变化？造成这种变化的主要原因是什么？ 参考答案：11月22日至12月22日，由于太阳直射点的南移，甲楼阴影投在乙楼的层数明显增加，高于原来的1～3层。 任务2：当甲楼影长最短的时候，家乡日出、日落的时间在一年中有何特点？ 参考答案：甲楼影长在夏至日最短，此时昼长是一年中最长，因此日出为一年中最早、日落为一年中最晚。 任务3：如果要确保乙楼整栋楼的阳光，则楼间距应不小于多少米？(tan36°34≈0.74) 参考答案：40 m。 任务4：下图为甲楼某日室内（含阳台）光照照片，甲楼正午室内（含阳台）光照面积及正午太阳方向的年内变化有何规律？ 参考答案：甲楼位于北回归线以北地区，冬至日至夏至日，正午太阳高度逐渐增大，正午室内光照面积逐渐减小，夏至日最小；夏至日至次年冬至日则相反，次年冬至日最大。正午太阳全年在南方。 任务5：当甲楼室内（含阳台）光照面积最大时，家乡的气候和自然景观（植被）有何特点？ 参考答案：符合当地实际即可。 我国北方地区某中学地理教师上班途中，每天7：20都经过湖边一条南北向沿湖小路。一年内不同季节，他发现右手方向太阳的方位有3种情况(下图)。据此回答1～3题。 1.对图中方向的判断正确的是( ) A．该教师每天上班自北向南通行 B．小山位于湖泊的东边 C．一年内，②情况下的太阳从东南方向升起 D．上班途中，太阳从该教师的右前方移动到了右后方 【答案】B 【解析】该地理教师通行在南北向的沿湖小路上，太阳在右手方向日出，说明上班是自南向北行进；据图中山与湖泊的位置关系，可判断小山位于湖泊的东边；一年内，冬半年日出东南方向，夏半年日出东北方向，春秋分日出正东方向，故②情况下日出正东附近；在上班途中，观察者距太阳很远，虽然观察者的位置发生了变化，但相对观察者而言，短时间内太阳的位置基本上是不变的。 2.当太阳位于位置①时( ) A．太阳直射北半球 B．北半球各地昼长夜短 C．北京日落于西北方向 D．北京正午时太阳位于正南方向 【答案】D 【解析】由上题分析可知，太阳位于位置①时，太阳高度较小，日出东南方向，说明此季节太阳直射南半球，可以判断北京此季节日落于西南方向，正午时太阳位于正南方。 3.太阳方位从①到③的过程中( ) A．太阳直射点一直向北移动 B．南半球可能昼先变长后变短 C．北半球的河流开始结冰 D．非洲草原上的动物正在大规模南迁 【答案】B 【解析】当太阳位于位置③时，日出较早，日出方向为东北，结合上题分析可以判断在太阳方位从①到③的过程中，太阳直射点可能一直向北移动，也可能先向南移动再向北移动。 某地理研究性学习小组在北京市 居民楼楼顶观测太阳，此时，太阳处于正南方位，楼顶上太阳能热水器的集热板，接收的太阳辐射达到了一天中的最大值，其倾角为（下图），倾角可自由调整。据此完成4～5题。 4.此时( ) A.北京时间为12时 B.太阳直射点位于南半球 C.当日北京昼长夜短 D.太阳直射点向北移动 【答案】B 【解析】此时太阳处于正南方位，这说明的地方时为12：00，北京时间用的是的地方时，故A错误；倾角为，表示该纬度正午太阳高度为，因此太阳直射点的纬度为，故B正确；此时太阳直射点位于南半球，北京昼短夜长，故C错误；根据已知信息无法判断太阳直射点向南还是向北移动，故D错误。 5.为了冬至时太阳能热水器的使用效果最好，学习小组建议居民将太阳能集热板( ) A.调整朝向 B.不调倾角 C.调大倾角 D.调小倾角 【答案】C 【解析】冬至日正午太阳高度为90°-（40°+23.5°）=26.5°，太阳能热水器的集热板与地面的夹角是90°-26.5°=63.5°，图中太阳能热水器的集热板与地面的夹角是，应调大倾角；正午太阳位于正南方向，朝向没有变化，不需调整朝向。
【学习总结】 回顾本课时及教材内容，用思维导图或知识树等形式建立本课时知识结构。
2第3课时 昼夜长短的变化、正午太阳高度的变化和四季五带
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.观看视频并结合示意图，理解昼夜长短的季节变化和纬度变化。(综合思维) 2.结合示意图，理解正午太阳高度的变化规律，并结合实例解释相关的地理现象。(综合思维+区域认知+地理实践力) 3.结合太阳直射点的回归运动，理解五带、四季的形成和划分。(综合思维)
学习任务
目标一：阅读教材和观看视频，掌握昼夜长短的变化规律、正午太阳高度的变化规律和四季五带的划分。 [情境1] 阅读教材P.11“昼夜长短的变化”图文内容，并观看《昼夜长短的变化》视频。 任务1：结合教材对昼夜长短的变化的描述及视频，在下图中完善昼夜长短的变化规律。 任务2：结合任务1和教材图1.16，在下图（红色线条为夏至日昼长分布示意）中分别绘出冬至日、二分日昼夜长短的纬度分布规律。 一、昼夜长短的判读技巧 1．昼夜长短分布——抓“直射点位置” 太阳直射点所在的半球位置决定昼夜长短状况。太阳直射点在哪个半球，哪个半球就昼长夜短，且越向该半球的高纬度地区白昼时间越长。太阳直射点所在半球的极点周围出现极昼现象。如下图所示。 2．昼夜长短变化——抓“移动方向” 此处的“移动方向”主要是指太阳直射点的移动方向，它决定昼长、夜长的变化趋势，纬度高低决定昼夜长短的变化幅度。太阳直射点向哪个半球移动，哪个半球就昼变长夜变短，且纬度越高，昼夜长短变化幅度越大。如下图所示。 3．极昼、极夜状况——抓“分布特征” (1)从空间分布来看，极圈内纬度越高，极昼和极夜的天数越多；极点半年极昼、半年极夜；极圈每年有一天极昼、一天极夜。 (2)从时间变化来看，越靠近春分日和秋分日，极昼和极夜的范围越小；越靠近夏至日和冬至日，极昼和极夜的范围越大。 二、昼夜长短的计算方法 1．利用已知的日出或日落的地方时来计算 一个地区一天的日出和日落时间反映了该日的昼夜长短状况。白昼以12时为界，上午与下午时间间隔相等；黑夜以午夜(0时或24时)为界，上半夜与下半夜时间间隔相等。 (1)已知某地某一天的昼长，可求出该日的日出、日落时间(地方时)，其方法为： 日出时间＝12－昼长/2 日落时间＝12＋昼长/2 (2)根据某地某一天日出日落时间可计算昼长、夜长，其方法为： 某地昼长＝日落时间－日出时间＝(正午12时－日出时间)×2＝(日落时间－正午12时)×2 某地夜长＝(子夜24时－日落时间)×2＝(日出时间－子夜0时)×2 2．利用一个地区昼弧所跨的经度范围来计算 昼长＝白昼弧度数/15°(单位：小时)，即在日照图上某条纬线与晨昏线有两个交点，两点之间在昼半球的弧度数/15°，就是白昼的小时数。 三、日出、日落与昼夜长短的计算 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)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。 1．太阳视运动轨迹 2．太阳直射点位置、日出日落方位与昼夜长短的对应关系 注：当极圈内有地区出现极昼时，若是北半球，则出现极昼的地区正北日出，正北日落(0时日出，24时日落)；若是南半球，则出现极昼的地区正南日出，正南日落(0时日出，24时日落)。 [情境2] 阅读教材P.11“正午太阳高度的变化”图文内容及观看《正午太阳高度的变化》视频。 任务1：结合教材及视频内容，在下图中用折线画出二分二至日正午太阳高度的变化规律示意图。 任务2：结合生活经验，太阳高度与物影长度及朝向有何关系？一天中什么时候物影最短？ 四、正午太阳高度的变化 1.变化规律 (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，具体如下图所示： (2)正午太阳高度的季节变化规律 同一地点，正午太阳高度的大小随季节变化而变化。如下图所示： 2．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。 3．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 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 正午太阳高度越大，影子越短，正午太阳高度越小，影子越长。一天中日影的变化规律是日出最长正午最短日落最长，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，楼间距较近；纬度较高的地区，楼间距较远。解题关键是计算当地冬至日的正午太阳高度，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为H，则最小楼间距L＝h·cot H。 (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)。 不同地区正午太阳方位 [情境3] 阅读教材P.12—P.13“四季更替与五带划分”图文内容。 任务1：结合所学知识，填写下面结构图中序号①～⑥的内容，理解四季、五带的形成。 任务2：下面为二十四节气歌，结合教材P13自学窗内容，记住二十四节气并结合家乡相关的二十四节气的风俗习惯，体会古人的智慧。 二十四节气歌 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。 每月两节不变更，最多相差一两天。 上半年来六廿一，下半年是八廿三。 五、四季更替和五带划分 1．五带的划分和季节变化的纬度差异 2．不同的四季划分方法 中国的传统四季划分 欧美的传统四季划分 北温带一些国家采用与气候相结合的四季划分 下表中所列的是12月22日，甲、乙、丙、丁四地的白昼时间。据此回答1～2题。 甲地乙地丙地丁地白昼时间4小时30分10小时29分11小时25分13小时56分
1.四地中位于南半球的是( ) A．甲地 B．乙地 C．丙地 D．丁地 2.四地所处纬度从高到低顺序排列的是( ) A．甲、乙、丙、丁 B．丙、丁、乙、甲 C．甲、丁、乙、丙 D．丁、丙、乙、甲 下图示意某时地球光照状况，阴影部分表示黑夜。据此完成3～4题。 3.该日，图中四地正午太阳高度最大的是( ) A.①地 B.②地 C.③地 D.④地 4.该日，图中四地昼长最长的是( ) A.①地 B.②地 C.③地 D.④地 下图为我国北京、广州、武汉、哈尔滨四个城市的季节分配示意图。据此完成5～6题。 5.图示季节分配自上而下依次为( ) A．北京、广州、武汉、哈尔滨 B．北京、武汉、哈尔滨、广州 C．广州、武汉、哈尔滨、北京 D．广州、北京、哈尔滨、武汉 6.关于季节更替的叙述错误的是( ) A．低纬度地区季节更替不明显 B．中纬度地区季节更替明显 C．高纬度地区季节更替明显 D．季节更替取决于昼夜长短和正午太阳高度的变化
目标二：结合实例，运用本课时知识解释相关地理现象。 [情境] 11月22日，某地理研究性学习小组在观测房屋采光状况时，发现甲楼阴影恰好投在乙楼中央挡住乙楼1～3层中部(如图所示，楼高都为30m)，该地纬度为30°N、经度为117.2°E。 任务1：12月22日，该地理小组再次观测，推测甲楼阴影投在乙楼的层数会发生怎样的变化？造成这种变化的主要原因是什么？ 任务2：当甲楼影长最短的时候，家乡日出、日落的时间在一年中有何特点？ 任务3：如果要确保乙楼整栋楼的阳光，则楼间距应不小于多少米？(tan36°34≈0.74) 任务4：下图为甲楼某日室内（含阳台）光照照片，甲楼正午室内（含阳台）光照面积及正午太阳方向的年内变化有何规律？ 任务5：当甲楼室内（含阳台）光照面积最大时，家乡的气候和自然景观（植被）有何特点？ 我国北方地区某中学地理教师上班途中，每天7：20都经过湖边一条南北向沿湖小路。一年内不同季节，他发现右手方向太阳的方位有3种情况(下图)。据此回答1～3题。 1.对图中方向的判断正确的是( ) A．该教师每天上班自北向南通行 B．小山位于湖泊的东边 C．一年内，②情况下的太阳从东南方向升起 D．上班途中，太阳从该教师的右前方移动到了右后方 2.当太阳位于位置①时( ) A．太阳直射北半球 B．北半球各地昼长夜短 C．北京日落于西北方向 D．北京正午时太阳位于正南方向 3.太阳方位从①到③的过程中( ) A．太阳直射点一直向北移动 B．南半球可能昼先变长后变短 C．北半球的河流开始结冰 D．非洲草原上的动物正在大规模南迁 某地理研究性学习小组在北京市 居民楼楼顶观测太阳，此时，太阳处于正南方位，楼顶上太阳能热水器的集热板，接收的太阳辐射达到了一天中的最大值，其倾角为（下图），倾角可自由调整。据此完成4～5题。 4.此时( ) A.北京时间为12时 B.太阳直射点位于南半球 C.当日北京昼长夜短 D.太阳直射点向北移动 5.为了冬至时太阳能热水器的使用效果最好，学习小组建议居民将太阳能集热板( ) A.调整朝向 B.不调倾角 C.调大倾角 D.调小倾角
【学习总结】 回顾本课时及教材内容，用思维导图或知识树等形式建立本课时知识结构。
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