14 第一部分 第二章 课时10 正午太阳高度的变化 课件《高考快车道》2026高考地理一轮总复习
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| 名称 | 14 第一部分 第二章 课时10 正午太阳高度的变化 课件《高考快车道》2026高考地理一轮总复习 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 8.5MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 地理 | ||
| 更新时间 | 2025-07-07 18:26:10 | ||
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文档简介
(共69张PPT)
第一部分 自然地理
第二章 宇宙中的地球
课时10 正午太阳高度的变化
夯实·基础知识
任务1——认识太阳高度和正午太阳高度
1．简答：什么是太阳高度？什么是正午太阳高度？
提示：太阳光线与地平面之间的夹角(即太阳在当地的仰角)，叫作太阳高度角，简称太阳高度。一天中太阳高度最大值出现在正午，称为正午太阳高度。
2．判断
(1)晨昏线上的太阳高度为0。 ( )
(2)正午太阳高度就是地方时12时的太阳高度。 ( )
(3)一天中正午太阳高度最大的时候是气温最高的时候。 ( )
√
√
×
任务2——理解正午太阳高度的变化规律
1．读图填空
(1)当太阳直射点位于A和E时，正午太阳高度从______向南北两侧递减。
赤道
(2)当太阳直射点位于B时，正午太阳高度从__________向南北两侧递减。________地区正午太阳高度达到最小值。
(3)当太阳直射点位于D时，__________________地区正午太阳高度达到一年中的最大值。
(4)在太阳直射点由D向E移动过程中， 北京的正午太阳高度逐渐______。
(5)在太阳直射点由A向B移动过程中，海口的正午太阳高度______________。
北回归线
南半球
南回归线及其以南
增大
先增大后减小
2．绘图：在下图中绘制夏至日正午太阳高度的纬度分布。
提示：
衔接一 选择性必修1图1-15、图1-16、图1-17变式
北京时间2022年11月29日23时08分，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。2022年11月30日7时33分，神舟十五号3名航天员顺利进驻中国空间站，与神舟十四号航天员乘组首次实现“太空会师”，神舟十五号航天员乘组在轨工作生活6个月，于2023年6月4日返回东风着陆场。下图示意神舟十五号载人飞船点火发射时地球的光照图。据此完成1～2题。
注：图示经度间距相等，均为30°。
1．图中①所在经线的经度是( )
A．77°W B．92°W
C．117°E D．60°E
2．神舟十五号航天员乘组在轨期间，辽宁省正午太阳高度( )
A．逐渐变小 B．逐渐变大
C．先变小再变大 D．先变大再变小
√
√
1．A 2．C [第1题，图中每相邻两条经线的经度相差30°。神舟十五号载人飞船发射时间是北京时间2022年11月29日23时08分，根据时差计算可得，此刻零时(24时)所在经线的经度是133°E，①所在经线位于零时经线以东150°，计算可得，①所在经线是77°W，A正确。第2题，辽宁省位于北回归线以北地区，一年内正午太阳高度的变化规律是：夏至日至冬至日，正午太阳高度越来越小；冬至日至次年夏至日，正午太阳高度越来越大。神舟十五号航天员乘组在轨工作时间是从2022年11月底到2023年6月初，所以，这段时间辽宁省正午太阳高度先变小再变大，C正确。]
衔接二 选择性必修1活动变式
北京故宫中的乾清宫“点亮金匾”的奇特现象出现在每年冬至日正午前后的一段时间，阳光照射到金砖地面后，反射到“正大光明”匾上(下图)，将“正大光明”匾和下面的五条金龙依次点亮，散发出耀眼的金色光芒。据此完成3～4题。
3．冬至日乾清宫正午入射角约为( )
A．23.5° B．26.5°
C．40.0° D．46.5°
4．乾清宫“点亮金匾”的奇特现象发生时，阳光在“正大光明”匾上的移动方向为( )
A．由西向东 B．由东向西
C．由高到低 D．由低到高
√
√
3．B 4．A [第3题，结合乾清宫夏至日正午入射角，计算出乾清宫的纬度约为40°N，再结合正午太阳高度公式计算出冬至日的正午太阳高度为26.5°，即冬至日正午入射角约为26.5°。第4题，该现象发生于冬至日正午前后一段时间内，该时段太阳自东南向西南移动，反射的阳光将由西向东依次点亮“正大光明”匾和下面的五条金龙。]
提升·核心素养
1．正午太阳高度的计算方法
公式：H＝90°－两点纬度差。
说明：“两点”是指所求地点与太阳直射点。两点纬度差的计算遵循“同减异加”原则，即两点同在北(南)半球，则两点纬度“大数减小数”；两点分属南北不同半球，则两点纬度相加。如下图所示：
当太阳直射B点(10°N)时，A点(40°N)正午太阳高度H＝90°－AB纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。C点(23.5°S)正午太阳高度H＝90°－BC纬度差＝90°－(10°＋23.5°)＝56.5°。
2．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最大值时，就是一天的正午时刻，此时当地的地方时是12时。
(2)判断所在地区的纬度
当太阳直射点位置一定时，如果知道当地的正午太阳高度，就可以根据“某地与太阳直射点相差多少纬度，正午太阳高度就相差多少度”的规律，求出当地的地理纬度。
(3)确定房屋的朝向
为了获得最充足的太阳光照，各地房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。
①北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南。
②南回归线以南的地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。
(4)判断日影长短及方向
太阳直射点上，物体的影子缩短为0；正午太阳高度越大，日影越短；反之，日影越长。正午是一天中日影最短的时刻。日影永远朝向背离太阳的方向，北回归线以北的地区，正午的日影全年朝向正北(北极点除外)，冬至日日影最长，夏至日日影最短；南回归线以南的地区，正午的日影全年朝向正南(南极点除外)，夏至日日影最长，冬至日日影最短；南、北回归线之间的地区，正午日影夏至日朝向正南、冬至日朝向正北，直射时日影最短(等于0)。
(5)计算楼间距、楼高
为了保证一楼全年有阳光照到，北回归线以北地区建楼房时，两楼之间的最短距离应大于L＝h·cot H(H：冬至日正午太阳高度)。
(6)计算太阳能热水器的安装角度
如上图所示，集热板与地面之间的夹角(α)和当天正午太阳高度(H)互余，当α＋H＝90°时，太阳能热水器使用效果最佳。
[规律总结] 正午太阳高度的变化规律
1．正午太阳高度的纬度变化
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；同一纬线上的正午太阳高度相同；与太阳直射点所在纬线纬度差相等的两条纬线上的正午太阳高度相同。
2．正午太阳高度的季节变化
什么时间离直射点近，什么时间正午太阳高度就大；什么时间直射点向该地接近，什么时间该地太阳高度就增大。
北回归线及其以北地区 夏至日正午太阳高度最大，冬至日正午太阳高度最小
南回归线及其以南地区 冬至日正午太阳高度最大，夏至日正午太阳高度最小
南、北回归线之间地区 直射时正午太阳高度最大，并且若该地位于北半球则冬至日正午太阳高度最小，若该地位于南半球则夏至日正午太阳高度最小
培养·思维能力
(2024·山东卷)小明暑假乘船到F岛旅游。下船后，小明发现太阳当空，周围的人却“没有”影子，他记录了当时的时间为北京时间8月21日00：04。当地时间下午，小明从F岛乘船去往某岛屿观光，途中发现游船甲板中心处旗杆的影子多数
时间指向船行进的方向。如图示意F岛及其
周边区域。据此完成(1)～(2)题。
(1)F岛的位置可能是( )
A．12°N，61°W B．12°N，121°W
C．20°N，61°W D．20°N，121°W
(2)当地时间下午，小明去往的岛屿最可能是( )
A．甲岛 B．乙岛
C．丙岛 D．丁岛
√
√
【解题导引】
(1)F岛上的人“没有”影子→太阳高度角此时为90°→下船记录的时刻为当地地方时12：00，且当地存在太阳直射现象。根据北京时间(120°E的地方时)00：04→该地经度为61°W；日期8月21日→距离太阳直射赤道还有约一个月，目前该地存在太阳直射→纬度约为12°N
(2) 该日太阳直射此地，东北日出、西北日落→当地时间的下午，太阳位于西北方位时，旗杆的影子位于东南方位→船的行进方向是东南，位于F岛东南方位的岛屿是丙岛
结合图文材料分析，之后一个月，正午太阳高度一直增大的是哪些地区？说出判断理由。
提示：南半球地区。此时为8月21日，之后一个月，太阳直射点移动至赤道，南半球地区的正午太阳高度一直增大。
视角一 正午太阳高度的变化规律
(2024·江门二模)杭州(30°N，120°E)某校学生小明为进行日影观测，在开阔地面上竖立了一支铅笔，均匀地放置了7颗鹅卵石，活动当日观察到当铅笔影子落在中间那颗鹅卵石上时，日影最短。图1为观测中拍摄的照片，图2示意地球公转。据此完成1～3题。
1．图1中所示时刻，北京时间可能是( )
A．9：00 B．11：40
C．12：20 D．13：00
2．若海口市某同学进行同样的观测，当地球公转从①位置到②位置过程中，该同学看到铅笔正午影长的变化是( )
A．长→短→无→长 B．短→长→短→无
C．无→长→短→无 D．无→长→短→长
√
√
3．当地球公转到④位置时，下列城市能正午看到太阳距离天顶(头顶正上方的天球点)最近的是( )
A．悉尼(34°S，151°E)
B．开罗(30°N，31°E)
C．广州(23.5°N，113°E)
D．海口(20°N，110°E)
√
1．B 2．A 3．D [第1题，观测地点在杭州，地方时即为北京时间，正午日影朝北，所以当这支铅笔影子落在中间那颗鹅卵石上时，日影指向正北方，而图中这支铅笔影子落在中间那颗鹅卵石的西侧，且距离中间那颗鹅卵石很近，故接近地方时12：00，但是还没有到达。第2题，海口市位于北回归线与赤道之间，当地球公转到①位置(夏至)时，太阳直射点位于海口市的北方，正午太阳位于正北方，影长较长；之后太阳直射点南移，逐渐靠近海口市，海口市正午日影由长变短；当太阳直射点位于20°N时，太阳直射海口市，海口市正午日影长度为0(即没有日影)；此后太阳直射点继续南移，远离海口市，则海口市正午日影逐渐变长。第3题，当地球公转到④位置时，太阳直射赤道，纬度越低，正午太阳高度越大，正午太阳距离天顶越近；四地中海口纬度最低，正午太阳距离天顶最近。]
视角二 正午太阳高度的应用实践
(2024·贵阳二模)贵阳(26.5°N)某中学地理学习小组为探究正午日影长度与二十四节气的关系，制作了简易的日晷(图1)，将日晷晷面与地面夹角设置为3°并朝向南方进行观测、记录，绘制了二十四节气正午日影长度变化，如图2所示。测量过程中发现一年中最长的正午日影长度刚好与晷面半径相等。据此完成4～5题。
4．图2中甲节气是( )
A．春分 B．夏至 C．秋分 D．冬至
5．如果用该日晷在西安测量正午日影，并得到图2的日影变化结果，测量时应将( )
A．晷面与地面的夹角增大，晷针长度不变
B．晷面与地面的夹角减小，晷针长度不变
C．晷面与地面的夹角增大，晷针长度增长
D．晷面与地面的夹角减小，晷针长度增长
√
√
4．B 5．A [第4题，阴影部分的长度为正午日影长度，贵阳处在北回归线以北，一年中，夏至日正午太阳高度最大，此时正午日影长度最短，图中甲节气的正午日影长度为一年中最短。第5题，西安的纬度高于贵阳，故西安的正午太阳高度较贵阳小，西安的正午日影长度较贵阳长，由于日晷朝向南方进行观测，西安与贵阳正午太阳均在正南方，为了保证与图2中日影变化结果一致，此时可以增大晷面与地面的夹角，晷针长度保持不变，A正确；B选项会使得晷针的影子变长，不能得到与图2一致的日影变化结果，B错误；C选项晷针长度增长，影子会变长，不能得到与图2一致的日影变化结果，C错误； D选项减小晷面与地面的夹角，会使得正午晷针影子长度变长，且晷针长度增长，更会导致影子长度更长，不能得到与图2一致的日影变化结果，D错误。]
视角三 正午太阳高度的计算方法
(2024·金华三模)位于芝加哥(41°39′N，87°34′W)的某建筑玻璃外墙向内切入一定角度(如图)。这样的设计在确保冬季采光增温的同时，可减少夏季阳光入射，从而降低室内空调能耗。据此完成6～7题。
6．该建筑向内切入的玻璃外墙最大水平倾角约( )
A．42° B．48° C．72° D．88°
7．若在下列地区引入这一节能建筑，则( )
A．布拉格(50°5′N)的∠L变小
B．悉尼(33°55′S)的∠L变大
C．新加坡(1°18′N)的∠L不变
D．上海(31°14′N)的∠L不变
√
√
6．C 7．D [第6题，根据“两直线平行内错角相等”可知，该建筑向内切入的玻璃外墙最大水平倾角就是该地的最大正午太阳高度。当太阳直射北回归线时，该地正午太阳高度最大，根据正午太阳高度计算公式H＝90°－纬度差(太阳直射点地理纬度与所求地点的地理纬度)可知，H＝90°－(41°39′－23°26′)≈72°，该建筑向内切入的玻璃外墙最大水平倾角约为72°。 第7题，∠L＝Hmax－Hmin，是该地区最大正午太阳高度和最小正午太阳高度之差，也就是正午太阳高度的变化幅度。北回归线以北地区的正午太阳高度的变化幅度一致，当太阳直射北回归线时，正午太阳高度最大，当太阳直射南回归线时，正午太阳高度最小，正午太阳高度的变化幅度为南北回归线的纬度差，即42°52′。因此，布拉格、悉尼、上海的∠L不变，A、B错误，D正确；新加坡的纬度低，最大正午太阳高度为90°，最小正午太阳高度＝90°－(1°18′＋23°26′)＝65°56′，∠L＝90°－65°56′＝24°44′，应变小，C错误。]
选择题(共17小题，每小题3分，共51分。每个小题只有一个选项符合题目要求)
如图为第13次北极科考期间北极地区晨昏线分布示意图，M处是我国在挪威斯匹次卑尔根群岛建立的科学考察站——黄河站(78°N，12°E)，PMQ为晨昏线。据此完成1～3题。
课时数智作业(十) 正午太阳高度的变化
(建议用时：30分钟，分值：51分)
1．图示日期可能是( )
A．元旦(1月1日)前后
B．建军节(8月1日)前后
C．教师节(9月10日)前后
D．国庆节(10月1日)前后
2．该日黄河站的正午太阳高度约为( )
A．0° B．24°
C．45.5° D．66.5°
√
√
3．图示时刻，正好看到日出的地点可能是( )
A．66.5°N，88°W B．66.5°N，65°E
C．0°，102°E D．0°，78°W
√
1．B 2．B 3．C [第1题，由材料“北极科考期间”可知，此时应为北半球的夏季，北极地区出现极昼现象；黄河站的纬度为78°N，晨昏线与78°N相切，此时太阳直射点约为12°N。建军节(8月1日)前后，太阳直射点在北半球且位置接近12°N，B正确；元旦(1月1日)前后，北极地区处于极夜，A错误；教师节(9月10日)前后和国庆节(10月1日)前后，太阳直射点在赤道附近，与图示不符，C、D错误。第2题，正午太阳高度的计算公式H ＝ 90°－|当地纬度－直射点纬度|。黄河站的纬度为78°N，晨昏线与78°N相切，此时太阳直射点约为12°N，代入公式可得H＝90° －|78°－12°|＝24°。第3题，M点为晨昏线的分界点，且北极点附近为极昼，故M点(12°E)地方时为0时，(0°，102°E)在赤道上，地方时为6时，刚好看到日出，C正确，D错误；图示时刻，MQ为晨线，PM为昏线，66.5°N上的P点正值日落，Q点正值日出，Q点经度接近90°E，A、B错误。]
(2025·辽阳模拟)某地位于北半球，该地昼长最长时，正午太阳高度并不是最大。该地区建筑中庭顶部，有一种采用玻璃板下铺设百叶遮阳的建筑形式，可对射入室内的光照强弱进行调节。下图为该地区建筑中庭以及顶部百叶示意图。据此完成4～5题。
4．为达到较好的遮阳效果，该地区一年大部分时间，百叶上方开口朝向为( )
A．向东 B．向西
C．向南 D．向北
5．为使得百叶和正午入射光线保持垂直，冬至日到夏至日期间，该地区建筑中庭顶部百叶与地面夹角关系为( )
A．一直变小 B．先变小再变大
C．一直变大 D．先变大再变小
√
√
4．D 5．B [第4题，该地位于北半球，该地昼长最长时，正午太阳高度并不是最大，表明该地位于北回归线以南的热带地区，有太阳直射现象，正午太阳大部分是在南方，因此为达到较好的遮阳效果，一年大部分时间，百叶上方开口应背向阳光，即朝向北方。第5题，该地位于北半球的热带地区，冬至日到夏至日期间，太阳直射点向北移动，该地的正午太阳高度先增大到90°，然后再减小。百叶与地面的夹角和当地的正午太阳高度角是互余的关系，因此为使得百叶和正午入射光线保持垂直，冬至日到夏至日期间，该百叶与地面夹角关系为先变小再变大。]
(2024·淄博三模)2023年10月31日，鲁中某普通高中地理研学组利用手表、标杆、钢尺等工具测量了日影(杆影)的变化数据(如图)，并利用该数据推算出了当地的经纬度。指导教师认为数据误差较大，还可以通过一些具体的方法进一步提高测量精度。表中为该地理研学组测量活动的相关数据(当日太阳直射点所在纬度等数据略)。据此完成6～7题。
标杆 数据 长度141.8厘米，直径2.2厘米
测量 数据 北京时间 11：56 12：00 12：04 12：08 12：12 12：16
杆影长度 (厘米) 154.8 153.3 152.3 149.3 152.5 153.5
推算 结果 当地经纬度(37°N，118°E)；当日当地正午太阳高度(43°)
6．推算当地经纬度直接运用的数据是( )
A．12：12时数据 B．12：08时数据
C．12：04时数据 D．12：00时数据
7．可有效提高测量精度的措施是( )
A．缩短总的测量时间
B．选用直径更大的标杆
C．缩短测量时间间隔
D．选用长度更小的标杆
√
√
6．B 7．C [第6题，一天中当地地方时为12时的太阳高度最大，此时杆影最短。从测量数据看，12：08时杆影长度最短，所以可以根据12：08时的数据来推算当地经度；根据杆影长度等数据并结合相关公式可以进一步推算当地纬度。第7题，缩短测量时间间隔，可以更细致地捕捉杆影长度的变化过程，能更精确地确定正午时刻和相关数据，从而提高测量的准确性和精度，C正确；如果只是简单缩短总测量时间，而没有更密集的测量点，可能会遗漏关键信息，不一定能有效提高精度，甚至可能导致数据不准确，A错误；标杆的直径主要影响的是标杆自身的稳定性等，对太阳高度和经纬度的测量精度影响不大，不是提高测量精度的关键因素，B错误；长度更小的标杆可能会使测量的相对误差增大，而且可能会使测量操作不方便，不利于提高测量精度，D错误。]
(2025·淮安模拟)下图为2024年2月27日某时刻王老师在淮安某公园拍摄的照片，地表有少量积雪。据此完成8～10题。
8．推测拍摄该照片时的朝向为( )
A．东南 B．西南
C．正南 D．西北
9．想要拍摄到同样的树影朝向和长度，选择的合适时间是( )
A．5月末 B．8月末
C．9月末 D．10月末
√
√
10．此后一个月内，在该地点同时刻拍摄时( )
A．太阳变高，树木影长变长
B．太阳变低，树木影长变长
C．太阳变高，树木影长变短
D．太阳变低，树木影长变短
√
8．B 9．D 10．C [第8题，2月27日太阳直射南半球，太阳总体位于偏南方。结合图中积雪的位置可知，以树为中心，积雪的方向接近正北方，因此摄该照片时的朝向为西南方向。第9题，想要拍摄到同样的树影朝向和长度，选择的合适时间应与2月27日关于二至日(12月22日或6月22日)对称，因此为10月末。第10题，此后一个月内，太阳直射点往北移动，因此在该地点同时刻拍摄时，太阳高度变大，树木影长变短。故选C。]
(2025·济南模拟)东极宝塔(下图)位于抚远市黑瞎子岛镇(48°N，135°E)，塔身通高81米，是黑瞎子岛镇的标志性建筑。北京时间2024年9月23日11：30，某中学地理研学小组测量了东极宝塔的影子长度(tan42°≈0.9)。据此完成11～12题。
11．该研学小组观测时，东极宝塔影子( )
A．朝向北偏东，长度大于90米
B．朝向北偏西，长度大于90米
C．朝向北偏东，长度小于90米
D．朝向北偏西，长度小于90米
12．该日与观测时东极宝塔影子长度相同的北京时间是( )
A．9：30 B．10：30
C．12：30 D．13：30
√
√
11．A 12．B [第11题，根据北京时间11：30和当地经度为135°E，可计算出当地地方时为12：30，正午刚过，塔影朝向北偏东。当地纬度为48°N，9月23日太阳直射点位于赤道，根据正午太阳高度角计算公式，求出该日当地正午太阳高度角为42°，由此可计算出该日正午时刻塔影长度为90米，北京时间11：30不是当地正午，所以塔影长度大于90米。第12题，该日与观测时东极宝塔影子长度相同的时刻关于正午时刻对称。根据地方时计算方法可知，该地正午时刻的北京时间为11：00，由此可推知北京时间10：30与观测时(11：30)东极宝塔影子长度相同。]
(2025·天津模拟)如图为哈尔滨(45°N，125°E)某小区圆形小广场照片，该日天气晴好，拍摄时体育健身器材立柱影长与立柱高度接近，拍摄时间为上午9：20。据此完成13～14题。
13．该时的太阳高度角约为( )
A．20° B．30°
C．45° D．65°
14．稍后，从图示角度观察体育器材立柱影子长短变化以及移动方向分别是( )
A．变短、向右 B．变长、向左
C．变短、向左 D．变长、向右
√
√
13．C 14．C [第13题，太阳高度角为太阳光线与地平面的夹角，根据材料可知，此时体育健身器材立柱影长与立柱高度接近，所以太阳高度角约为45°。第14题，据时间和影子的方位可知现在拍摄方向偏东，右侧为南。稍后，太阳高度角增大，影长应变短，B、D错误；面向太阳，太阳的移动方向应向右(顺时针方向)，影子方位与太阳方位相反，所以目视方向影子转向左(以拍摄者为参考)，A错误，C正确。]
(2025·盐城模拟)方位角是指从某点的指北方向线起，在平面上沿顺时针方向到目标方向线之间的水平夹角。如图为某日在国外考察的张教授拍摄的某时段太阳位置合成示意图。据此完成15～17题。
15．该地可能是( )
A．莫斯科 B．罗马
C．悉尼 D．里约热内卢
16．这一天之后( )
A．莫斯科昼渐长
B．罗马正午太阳高度渐小
C．悉尼日出提前
D．里约热内卢昼夜差变大
√
√
17．三个月后，张教授再次记录了该地某一时段的太阳位置信息，最可能的是( )
A B
C D
√
15．C 16．D 17．A [第15题，位于地平线上的太阳方位角为90°，说明该位置只能为正东日出，对应的节气为春分、秋分。太阳轨迹平面向北倾斜，说明该地在南半球。日出地方时为6点，对应北京时间4点，则该地经度为150°E。故选C。第16题，根据上题分析可知，该日为春分日或者秋分日，但根据已有条件不能确定是哪一个，故A、B、C都是不可知的；二分日全球各地昼夜等长，二分日过后，昼夜差变大，D正确。第17题，时间上，三个月后大约是夏至或者冬至。对于某一地方而言，一年之中，太阳视运动轨迹平面始终是平行移动的，也就是太阳轨迹平面与地面的夹角是不变的，C、D错误；地平面处太阳方位角为62°，为东北方位，说明图中地平线左侧为偏北，右侧为偏南，太阳轨迹向南倾斜，B错误；地平面处太阳方位角为298°，为西北方位，说明图中地平线左侧为偏南，右侧为偏北，太阳轨迹向北倾斜，A正确。]
谢 谢 ！
第一部分 自然地理
第二章 宇宙中的地球
课时10 正午太阳高度的变化
夯实·基础知识
任务1——认识太阳高度和正午太阳高度
1．简答：什么是太阳高度？什么是正午太阳高度？
提示：太阳光线与地平面之间的夹角(即太阳在当地的仰角)，叫作太阳高度角，简称太阳高度。一天中太阳高度最大值出现在正午，称为正午太阳高度。
2．判断
(1)晨昏线上的太阳高度为0。 ( )
(2)正午太阳高度就是地方时12时的太阳高度。 ( )
(3)一天中正午太阳高度最大的时候是气温最高的时候。 ( )
√
√
×
任务2——理解正午太阳高度的变化规律
1．读图填空
(1)当太阳直射点位于A和E时，正午太阳高度从______向南北两侧递减。
赤道
(2)当太阳直射点位于B时，正午太阳高度从__________向南北两侧递减。________地区正午太阳高度达到最小值。
(3)当太阳直射点位于D时，__________________地区正午太阳高度达到一年中的最大值。
(4)在太阳直射点由D向E移动过程中， 北京的正午太阳高度逐渐______。
(5)在太阳直射点由A向B移动过程中，海口的正午太阳高度______________。
北回归线
南半球
南回归线及其以南
增大
先增大后减小
2．绘图：在下图中绘制夏至日正午太阳高度的纬度分布。
提示：
衔接一 选择性必修1图1-15、图1-16、图1-17变式
北京时间2022年11月29日23时08分，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。2022年11月30日7时33分，神舟十五号3名航天员顺利进驻中国空间站，与神舟十四号航天员乘组首次实现“太空会师”，神舟十五号航天员乘组在轨工作生活6个月，于2023年6月4日返回东风着陆场。下图示意神舟十五号载人飞船点火发射时地球的光照图。据此完成1～2题。
注：图示经度间距相等，均为30°。
1．图中①所在经线的经度是( )
A．77°W B．92°W
C．117°E D．60°E
2．神舟十五号航天员乘组在轨期间，辽宁省正午太阳高度( )
A．逐渐变小 B．逐渐变大
C．先变小再变大 D．先变大再变小
√
√
1．A 2．C [第1题，图中每相邻两条经线的经度相差30°。神舟十五号载人飞船发射时间是北京时间2022年11月29日23时08分，根据时差计算可得，此刻零时(24时)所在经线的经度是133°E，①所在经线位于零时经线以东150°，计算可得，①所在经线是77°W，A正确。第2题，辽宁省位于北回归线以北地区，一年内正午太阳高度的变化规律是：夏至日至冬至日，正午太阳高度越来越小；冬至日至次年夏至日，正午太阳高度越来越大。神舟十五号航天员乘组在轨工作时间是从2022年11月底到2023年6月初，所以，这段时间辽宁省正午太阳高度先变小再变大，C正确。]
衔接二 选择性必修1活动变式
北京故宫中的乾清宫“点亮金匾”的奇特现象出现在每年冬至日正午前后的一段时间，阳光照射到金砖地面后，反射到“正大光明”匾上(下图)，将“正大光明”匾和下面的五条金龙依次点亮，散发出耀眼的金色光芒。据此完成3～4题。
3．冬至日乾清宫正午入射角约为( )
A．23.5° B．26.5°
C．40.0° D．46.5°
4．乾清宫“点亮金匾”的奇特现象发生时，阳光在“正大光明”匾上的移动方向为( )
A．由西向东 B．由东向西
C．由高到低 D．由低到高
√
√
3．B 4．A [第3题，结合乾清宫夏至日正午入射角，计算出乾清宫的纬度约为40°N，再结合正午太阳高度公式计算出冬至日的正午太阳高度为26.5°，即冬至日正午入射角约为26.5°。第4题，该现象发生于冬至日正午前后一段时间内，该时段太阳自东南向西南移动，反射的阳光将由西向东依次点亮“正大光明”匾和下面的五条金龙。]
提升·核心素养
1．正午太阳高度的计算方法
公式：H＝90°－两点纬度差。
说明：“两点”是指所求地点与太阳直射点。两点纬度差的计算遵循“同减异加”原则，即两点同在北(南)半球，则两点纬度“大数减小数”；两点分属南北不同半球，则两点纬度相加。如下图所示：
当太阳直射B点(10°N)时，A点(40°N)正午太阳高度H＝90°－AB纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。C点(23.5°S)正午太阳高度H＝90°－BC纬度差＝90°－(10°＋23.5°)＝56.5°。
2．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最大值时，就是一天的正午时刻，此时当地的地方时是12时。
(2)判断所在地区的纬度
当太阳直射点位置一定时，如果知道当地的正午太阳高度，就可以根据“某地与太阳直射点相差多少纬度，正午太阳高度就相差多少度”的规律，求出当地的地理纬度。
(3)确定房屋的朝向
为了获得最充足的太阳光照，各地房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。
①北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南。
②南回归线以南的地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。
(4)判断日影长短及方向
太阳直射点上，物体的影子缩短为0；正午太阳高度越大，日影越短；反之，日影越长。正午是一天中日影最短的时刻。日影永远朝向背离太阳的方向，北回归线以北的地区，正午的日影全年朝向正北(北极点除外)，冬至日日影最长，夏至日日影最短；南回归线以南的地区，正午的日影全年朝向正南(南极点除外)，夏至日日影最长，冬至日日影最短；南、北回归线之间的地区，正午日影夏至日朝向正南、冬至日朝向正北，直射时日影最短(等于0)。
(5)计算楼间距、楼高
为了保证一楼全年有阳光照到，北回归线以北地区建楼房时，两楼之间的最短距离应大于L＝h·cot H(H：冬至日正午太阳高度)。
(6)计算太阳能热水器的安装角度
如上图所示，集热板与地面之间的夹角(α)和当天正午太阳高度(H)互余，当α＋H＝90°时，太阳能热水器使用效果最佳。
[规律总结] 正午太阳高度的变化规律
1．正午太阳高度的纬度变化
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；同一纬线上的正午太阳高度相同；与太阳直射点所在纬线纬度差相等的两条纬线上的正午太阳高度相同。
2．正午太阳高度的季节变化
什么时间离直射点近，什么时间正午太阳高度就大；什么时间直射点向该地接近，什么时间该地太阳高度就增大。
北回归线及其以北地区 夏至日正午太阳高度最大，冬至日正午太阳高度最小
南回归线及其以南地区 冬至日正午太阳高度最大，夏至日正午太阳高度最小
南、北回归线之间地区 直射时正午太阳高度最大，并且若该地位于北半球则冬至日正午太阳高度最小，若该地位于南半球则夏至日正午太阳高度最小
培养·思维能力
(2024·山东卷)小明暑假乘船到F岛旅游。下船后，小明发现太阳当空，周围的人却“没有”影子，他记录了当时的时间为北京时间8月21日00：04。当地时间下午，小明从F岛乘船去往某岛屿观光，途中发现游船甲板中心处旗杆的影子多数
时间指向船行进的方向。如图示意F岛及其
周边区域。据此完成(1)～(2)题。
(1)F岛的位置可能是( )
A．12°N，61°W B．12°N，121°W
C．20°N，61°W D．20°N，121°W
(2)当地时间下午，小明去往的岛屿最可能是( )
A．甲岛 B．乙岛
C．丙岛 D．丁岛
√
√
【解题导引】
(1)F岛上的人“没有”影子→太阳高度角此时为90°→下船记录的时刻为当地地方时12：00，且当地存在太阳直射现象。根据北京时间(120°E的地方时)00：04→该地经度为61°W；日期8月21日→距离太阳直射赤道还有约一个月，目前该地存在太阳直射→纬度约为12°N
(2) 该日太阳直射此地，东北日出、西北日落→当地时间的下午，太阳位于西北方位时，旗杆的影子位于东南方位→船的行进方向是东南，位于F岛东南方位的岛屿是丙岛
结合图文材料分析，之后一个月，正午太阳高度一直增大的是哪些地区？说出判断理由。
提示：南半球地区。此时为8月21日，之后一个月，太阳直射点移动至赤道，南半球地区的正午太阳高度一直增大。
视角一 正午太阳高度的变化规律
(2024·江门二模)杭州(30°N，120°E)某校学生小明为进行日影观测，在开阔地面上竖立了一支铅笔，均匀地放置了7颗鹅卵石，活动当日观察到当铅笔影子落在中间那颗鹅卵石上时，日影最短。图1为观测中拍摄的照片，图2示意地球公转。据此完成1～3题。
1．图1中所示时刻，北京时间可能是( )
A．9：00 B．11：40
C．12：20 D．13：00
2．若海口市某同学进行同样的观测，当地球公转从①位置到②位置过程中，该同学看到铅笔正午影长的变化是( )
A．长→短→无→长 B．短→长→短→无
C．无→长→短→无 D．无→长→短→长
√
√
3．当地球公转到④位置时，下列城市能正午看到太阳距离天顶(头顶正上方的天球点)最近的是( )
A．悉尼(34°S，151°E)
B．开罗(30°N，31°E)
C．广州(23.5°N，113°E)
D．海口(20°N，110°E)
√
1．B 2．A 3．D [第1题，观测地点在杭州，地方时即为北京时间，正午日影朝北，所以当这支铅笔影子落在中间那颗鹅卵石上时，日影指向正北方，而图中这支铅笔影子落在中间那颗鹅卵石的西侧，且距离中间那颗鹅卵石很近，故接近地方时12：00，但是还没有到达。第2题，海口市位于北回归线与赤道之间，当地球公转到①位置(夏至)时，太阳直射点位于海口市的北方，正午太阳位于正北方，影长较长；之后太阳直射点南移，逐渐靠近海口市，海口市正午日影由长变短；当太阳直射点位于20°N时，太阳直射海口市，海口市正午日影长度为0(即没有日影)；此后太阳直射点继续南移，远离海口市，则海口市正午日影逐渐变长。第3题，当地球公转到④位置时，太阳直射赤道，纬度越低，正午太阳高度越大，正午太阳距离天顶越近；四地中海口纬度最低，正午太阳距离天顶最近。]
视角二 正午太阳高度的应用实践
(2024·贵阳二模)贵阳(26.5°N)某中学地理学习小组为探究正午日影长度与二十四节气的关系，制作了简易的日晷(图1)，将日晷晷面与地面夹角设置为3°并朝向南方进行观测、记录，绘制了二十四节气正午日影长度变化，如图2所示。测量过程中发现一年中最长的正午日影长度刚好与晷面半径相等。据此完成4～5题。
4．图2中甲节气是( )
A．春分 B．夏至 C．秋分 D．冬至
5．如果用该日晷在西安测量正午日影，并得到图2的日影变化结果，测量时应将( )
A．晷面与地面的夹角增大，晷针长度不变
B．晷面与地面的夹角减小，晷针长度不变
C．晷面与地面的夹角增大，晷针长度增长
D．晷面与地面的夹角减小，晷针长度增长
√
√
4．B 5．A [第4题，阴影部分的长度为正午日影长度，贵阳处在北回归线以北，一年中，夏至日正午太阳高度最大，此时正午日影长度最短，图中甲节气的正午日影长度为一年中最短。第5题，西安的纬度高于贵阳，故西安的正午太阳高度较贵阳小，西安的正午日影长度较贵阳长，由于日晷朝向南方进行观测，西安与贵阳正午太阳均在正南方，为了保证与图2中日影变化结果一致，此时可以增大晷面与地面的夹角，晷针长度保持不变，A正确；B选项会使得晷针的影子变长，不能得到与图2一致的日影变化结果，B错误；C选项晷针长度增长，影子会变长，不能得到与图2一致的日影变化结果，C错误； D选项减小晷面与地面的夹角，会使得正午晷针影子长度变长，且晷针长度增长，更会导致影子长度更长，不能得到与图2一致的日影变化结果，D错误。]
视角三 正午太阳高度的计算方法
(2024·金华三模)位于芝加哥(41°39′N，87°34′W)的某建筑玻璃外墙向内切入一定角度(如图)。这样的设计在确保冬季采光增温的同时，可减少夏季阳光入射，从而降低室内空调能耗。据此完成6～7题。
6．该建筑向内切入的玻璃外墙最大水平倾角约( )
A．42° B．48° C．72° D．88°
7．若在下列地区引入这一节能建筑，则( )
A．布拉格(50°5′N)的∠L变小
B．悉尼(33°55′S)的∠L变大
C．新加坡(1°18′N)的∠L不变
D．上海(31°14′N)的∠L不变
√
√
6．C 7．D [第6题，根据“两直线平行内错角相等”可知，该建筑向内切入的玻璃外墙最大水平倾角就是该地的最大正午太阳高度。当太阳直射北回归线时，该地正午太阳高度最大，根据正午太阳高度计算公式H＝90°－纬度差(太阳直射点地理纬度与所求地点的地理纬度)可知，H＝90°－(41°39′－23°26′)≈72°，该建筑向内切入的玻璃外墙最大水平倾角约为72°。 第7题，∠L＝Hmax－Hmin，是该地区最大正午太阳高度和最小正午太阳高度之差，也就是正午太阳高度的变化幅度。北回归线以北地区的正午太阳高度的变化幅度一致，当太阳直射北回归线时，正午太阳高度最大，当太阳直射南回归线时，正午太阳高度最小，正午太阳高度的变化幅度为南北回归线的纬度差，即42°52′。因此，布拉格、悉尼、上海的∠L不变，A、B错误，D正确；新加坡的纬度低，最大正午太阳高度为90°，最小正午太阳高度＝90°－(1°18′＋23°26′)＝65°56′，∠L＝90°－65°56′＝24°44′，应变小，C错误。]
选择题(共17小题，每小题3分，共51分。每个小题只有一个选项符合题目要求)
如图为第13次北极科考期间北极地区晨昏线分布示意图，M处是我国在挪威斯匹次卑尔根群岛建立的科学考察站——黄河站(78°N，12°E)，PMQ为晨昏线。据此完成1～3题。
课时数智作业(十) 正午太阳高度的变化
(建议用时：30分钟，分值：51分)
1．图示日期可能是( )
A．元旦(1月1日)前后
B．建军节(8月1日)前后
C．教师节(9月10日)前后
D．国庆节(10月1日)前后
2．该日黄河站的正午太阳高度约为( )
A．0° B．24°
C．45.5° D．66.5°
√
√
3．图示时刻，正好看到日出的地点可能是( )
A．66.5°N，88°W B．66.5°N，65°E
C．0°，102°E D．0°，78°W
√
1．B 2．B 3．C [第1题，由材料“北极科考期间”可知，此时应为北半球的夏季，北极地区出现极昼现象；黄河站的纬度为78°N，晨昏线与78°N相切，此时太阳直射点约为12°N。建军节(8月1日)前后，太阳直射点在北半球且位置接近12°N，B正确；元旦(1月1日)前后，北极地区处于极夜，A错误；教师节(9月10日)前后和国庆节(10月1日)前后，太阳直射点在赤道附近，与图示不符，C、D错误。第2题，正午太阳高度的计算公式H ＝ 90°－|当地纬度－直射点纬度|。黄河站的纬度为78°N，晨昏线与78°N相切，此时太阳直射点约为12°N，代入公式可得H＝90° －|78°－12°|＝24°。第3题，M点为晨昏线的分界点，且北极点附近为极昼，故M点(12°E)地方时为0时，(0°，102°E)在赤道上，地方时为6时，刚好看到日出，C正确，D错误；图示时刻，MQ为晨线，PM为昏线，66.5°N上的P点正值日落，Q点正值日出，Q点经度接近90°E，A、B错误。]
(2025·辽阳模拟)某地位于北半球，该地昼长最长时，正午太阳高度并不是最大。该地区建筑中庭顶部，有一种采用玻璃板下铺设百叶遮阳的建筑形式，可对射入室内的光照强弱进行调节。下图为该地区建筑中庭以及顶部百叶示意图。据此完成4～5题。
4．为达到较好的遮阳效果，该地区一年大部分时间，百叶上方开口朝向为( )
A．向东 B．向西
C．向南 D．向北
5．为使得百叶和正午入射光线保持垂直，冬至日到夏至日期间，该地区建筑中庭顶部百叶与地面夹角关系为( )
A．一直变小 B．先变小再变大
C．一直变大 D．先变大再变小
√
√
4．D 5．B [第4题，该地位于北半球，该地昼长最长时，正午太阳高度并不是最大，表明该地位于北回归线以南的热带地区，有太阳直射现象，正午太阳大部分是在南方，因此为达到较好的遮阳效果，一年大部分时间，百叶上方开口应背向阳光，即朝向北方。第5题，该地位于北半球的热带地区，冬至日到夏至日期间，太阳直射点向北移动，该地的正午太阳高度先增大到90°，然后再减小。百叶与地面的夹角和当地的正午太阳高度角是互余的关系，因此为使得百叶和正午入射光线保持垂直，冬至日到夏至日期间，该百叶与地面夹角关系为先变小再变大。]
(2024·淄博三模)2023年10月31日，鲁中某普通高中地理研学组利用手表、标杆、钢尺等工具测量了日影(杆影)的变化数据(如图)，并利用该数据推算出了当地的经纬度。指导教师认为数据误差较大，还可以通过一些具体的方法进一步提高测量精度。表中为该地理研学组测量活动的相关数据(当日太阳直射点所在纬度等数据略)。据此完成6～7题。
标杆 数据 长度141.8厘米，直径2.2厘米
测量 数据 北京时间 11：56 12：00 12：04 12：08 12：12 12：16
杆影长度 (厘米) 154.8 153.3 152.3 149.3 152.5 153.5
推算 结果 当地经纬度(37°N，118°E)；当日当地正午太阳高度(43°)
6．推算当地经纬度直接运用的数据是( )
A．12：12时数据 B．12：08时数据
C．12：04时数据 D．12：00时数据
7．可有效提高测量精度的措施是( )
A．缩短总的测量时间
B．选用直径更大的标杆
C．缩短测量时间间隔
D．选用长度更小的标杆
√
√
6．B 7．C [第6题，一天中当地地方时为12时的太阳高度最大，此时杆影最短。从测量数据看，12：08时杆影长度最短，所以可以根据12：08时的数据来推算当地经度；根据杆影长度等数据并结合相关公式可以进一步推算当地纬度。第7题，缩短测量时间间隔，可以更细致地捕捉杆影长度的变化过程，能更精确地确定正午时刻和相关数据，从而提高测量的准确性和精度，C正确；如果只是简单缩短总测量时间，而没有更密集的测量点，可能会遗漏关键信息，不一定能有效提高精度，甚至可能导致数据不准确，A错误；标杆的直径主要影响的是标杆自身的稳定性等，对太阳高度和经纬度的测量精度影响不大，不是提高测量精度的关键因素，B错误；长度更小的标杆可能会使测量的相对误差增大，而且可能会使测量操作不方便，不利于提高测量精度，D错误。]
(2025·淮安模拟)下图为2024年2月27日某时刻王老师在淮安某公园拍摄的照片，地表有少量积雪。据此完成8～10题。
8．推测拍摄该照片时的朝向为( )
A．东南 B．西南
C．正南 D．西北
9．想要拍摄到同样的树影朝向和长度，选择的合适时间是( )
A．5月末 B．8月末
C．9月末 D．10月末
√
√
10．此后一个月内，在该地点同时刻拍摄时( )
A．太阳变高，树木影长变长
B．太阳变低，树木影长变长
C．太阳变高，树木影长变短
D．太阳变低，树木影长变短
√
8．B 9．D 10．C [第8题，2月27日太阳直射南半球，太阳总体位于偏南方。结合图中积雪的位置可知，以树为中心，积雪的方向接近正北方，因此摄该照片时的朝向为西南方向。第9题，想要拍摄到同样的树影朝向和长度，选择的合适时间应与2月27日关于二至日(12月22日或6月22日)对称，因此为10月末。第10题，此后一个月内，太阳直射点往北移动，因此在该地点同时刻拍摄时，太阳高度变大，树木影长变短。故选C。]
(2025·济南模拟)东极宝塔(下图)位于抚远市黑瞎子岛镇(48°N，135°E)，塔身通高81米，是黑瞎子岛镇的标志性建筑。北京时间2024年9月23日11：30，某中学地理研学小组测量了东极宝塔的影子长度(tan42°≈0.9)。据此完成11～12题。
11．该研学小组观测时，东极宝塔影子( )
A．朝向北偏东，长度大于90米
B．朝向北偏西，长度大于90米
C．朝向北偏东，长度小于90米
D．朝向北偏西，长度小于90米
12．该日与观测时东极宝塔影子长度相同的北京时间是( )
A．9：30 B．10：30
C．12：30 D．13：30
√
√
11．A 12．B [第11题，根据北京时间11：30和当地经度为135°E，可计算出当地地方时为12：30，正午刚过，塔影朝向北偏东。当地纬度为48°N，9月23日太阳直射点位于赤道，根据正午太阳高度角计算公式，求出该日当地正午太阳高度角为42°，由此可计算出该日正午时刻塔影长度为90米，北京时间11：30不是当地正午，所以塔影长度大于90米。第12题，该日与观测时东极宝塔影子长度相同的时刻关于正午时刻对称。根据地方时计算方法可知，该地正午时刻的北京时间为11：00，由此可推知北京时间10：30与观测时(11：30)东极宝塔影子长度相同。]
(2025·天津模拟)如图为哈尔滨(45°N，125°E)某小区圆形小广场照片，该日天气晴好，拍摄时体育健身器材立柱影长与立柱高度接近，拍摄时间为上午9：20。据此完成13～14题。
13．该时的太阳高度角约为( )
A．20° B．30°
C．45° D．65°
14．稍后，从图示角度观察体育器材立柱影子长短变化以及移动方向分别是( )
A．变短、向右 B．变长、向左
C．变短、向左 D．变长、向右
√
√
13．C 14．C [第13题，太阳高度角为太阳光线与地平面的夹角，根据材料可知，此时体育健身器材立柱影长与立柱高度接近，所以太阳高度角约为45°。第14题，据时间和影子的方位可知现在拍摄方向偏东，右侧为南。稍后，太阳高度角增大，影长应变短，B、D错误；面向太阳，太阳的移动方向应向右(顺时针方向)，影子方位与太阳方位相反，所以目视方向影子转向左(以拍摄者为参考)，A错误，C正确。]
(2025·盐城模拟)方位角是指从某点的指北方向线起，在平面上沿顺时针方向到目标方向线之间的水平夹角。如图为某日在国外考察的张教授拍摄的某时段太阳位置合成示意图。据此完成15～17题。
15．该地可能是( )
A．莫斯科 B．罗马
C．悉尼 D．里约热内卢
16．这一天之后( )
A．莫斯科昼渐长
B．罗马正午太阳高度渐小
C．悉尼日出提前
D．里约热内卢昼夜差变大
√
√
17．三个月后，张教授再次记录了该地某一时段的太阳位置信息，最可能的是( )
A B
C D
√
15．C 16．D 17．A [第15题，位于地平线上的太阳方位角为90°，说明该位置只能为正东日出，对应的节气为春分、秋分。太阳轨迹平面向北倾斜，说明该地在南半球。日出地方时为6点，对应北京时间4点，则该地经度为150°E。故选C。第16题，根据上题分析可知，该日为春分日或者秋分日，但根据已有条件不能确定是哪一个，故A、B、C都是不可知的；二分日全球各地昼夜等长，二分日过后，昼夜差变大，D正确。第17题，时间上，三个月后大约是夏至或者冬至。对于某一地方而言，一年之中，太阳视运动轨迹平面始终是平行移动的，也就是太阳轨迹平面与地面的夹角是不变的，C、D错误；地平面处太阳方位角为62°，为东北方位，说明图中地平线左侧为偏北，右侧为偏南，太阳轨迹向南倾斜，B错误；地平面处太阳方位角为298°，为西北方位，说明图中地平线左侧为偏南，右侧为偏北，太阳轨迹向北倾斜，A正确。]
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