【学霸笔记：同步精讲】03 第一单元 第二节 第1课时 太阳直射点的回归运动 正午太阳高度角的变化 课件--高中鲁教版地理选必1

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复习任务群一
现代文阅读Ⅰ
把握共性之“新”　打通应考之“脉”
第1课时 反应热 焓变（基础课）
第一单元　地球运动的意义
第二节　地球公转的意义
第1课时　太阳直射点的回归运动　正午太阳高度角的变化
学 习 目 标
1．通过模拟演示，了解地球公转的特征。
2．理解黄赤交角和太阳直射点的移动规律。
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。
4．能够运用地球公转和太阳直射点的移动规律解释生活中的一些现象。
必备知识·自主预习储备
一、地球公转的特征
1．方向：____________，箭头表示地球公转方向。
2．轨道：接近正圆的______，太阳位于其中的一个焦点上。
3．周期：1_______为365日6时9分10秒，是地球公转的真正周期。
自西向东
椭圆
恒星年
4．速度
公转位置 时间 公转特征
近日点 _______ 速度较快
_________ 7月初 速度______
1月初
远日点
较慢
微思考　北半球夏半年的天数是186天，冬半年的天数是179天。造成这种天数差异的原因是什么？
提示：北半球夏半年，地球运动至离太阳较远的位置，地球公转速度较慢，天数较长；北半球冬半年，地球运动至离太阳较近的位置，地球公转速度较快，天数较短。
二、太阳直射点的回归运动
1．黄赤交角
(1)概念：____________与____________的夹角。目前，黄赤交角是__________。
黄道平面
赤道平面
23°26′
(2)形成
(3)影响：太阳直射点在__________________之间往返移动。
南、北回归线
[特别提醒]　黄赤交角的大小决定了太阳直射点的移动范围；决定了太阳直射点移动的最北界和最南界，即南、北回归线；决定了南、北回归线及南、北极圈的度数。具体如下所示：
(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。
2．太阳直射点的回归运动
(1)移动轨迹
(2)周期：1_________为365日5时48分46秒。
夏至日
9月23日
3月21日
12月22日
回归年　
判一判　判断下列说法的正误。
1．回归年是地球公转的真正周期。 (　　)
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北半球但开始向南移动。 (　　)
4．黄赤交角度数变大会使温带的范围变大。 (　　)
×
×
×
×
提示：1．×　恒星年是地球公转的真正周期。
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变化而变化。
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．×　黄赤交角度数变大时，热带和寒带范围变大，温带范围变小。
三、正午太阳高度角的变化
1．概念
(1)太阳高度角：____________与_________之间的夹角。太阳直射点的太阳高度角为_____；晨昏线上太阳高度角为____。
(2)正午太阳高度：一天中太阳高度_________出现在正午。
2．变化原因：黄赤交角的存在、_______________的南北移动。
太阳光线
地平面
90°
0°
最大值
太阳直射点
3．变化规律
(1)纬度分布
同一时刻，各地正午太阳高度从_______________所在纬度向南北两侧递减。
春、秋分日 由______向南北两侧递减
夏至日 由____________向南北两侧递减
冬至日 由____________向南北两侧递减
太阳直射点
赤道
北回归线
南回归线
(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 _________的各纬度地区
冬至日 _______________________ 北半球的各纬度地区
春、秋分日 赤道 极点
南半球
南回归线及其以南地区
连一连　把40°N在二分二至日时与其对应的正午太阳高度角连接起来。
由于黄赤交角的存在，太阳直射点存在回归运动，某中学地理兴趣小组结合中国传统节日，分析2023年太阳直射点的所在位置与移动方向，并绘制了移动规律图。
关键能力·情境探究达成
黄赤交角及其影响
问题1　(地理实践力)春节、元宵、清明、端午、七夕、中秋、重阳是我国七大传统节日，你能说出2023年这些节日期间太阳直射点所在的半球和移动方向吗？
提示：2023年春节(1月22日)、元宵(2月5日)太阳直射南半球，向北移动；清明(4月5日)太阳直射北半球，向北移动；端午(6月22日)、七夕(8月22日)太阳直射北半球，向南移动；中秋(9月29日)、重阳(10月23日)太阳直射南半球，向南移动。
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。
问题2　(综合思维)如果地球绕日公转时不是倾斜的，而是直立绕日公转，太阳直射点会发生什么变化？
1．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 地轴 自转轴，与赤道平面垂直
两 面 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
三 角 度 黄赤交角 黄道平面与赤道平面的夹角，为23°26′
地轴与黄道平面的夹角 与黄赤交角互余，为66°34′
地轴与赤道平面的夹角 90°
含义
三个基本不变 地轴指向 地球公转过程中，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
2．黄赤交角的影响
黄赤交角的存在引起太阳直射点在南、北回归线之间作周期性往返运动，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：
时间 太阳直射点位置 太阳直射点移动规律
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
3．黄赤交角变化带来的具体影响
影响的方面 黄赤交角变大(小)
太阳直射范围 扩大(缩小)
极昼和极夜现象范围 扩大(缩小)
五带的范围 热带和寒带的范围扩大(缩小)，温带的范围缩小(扩大)
1．下图是地球赤道平面与公转轨道平面位置示意图。读图，回答(1)～(2)题。
(1)图中表示黄赤交角的是(　　)
A．①　　　 B．②
C．③ D．④
(2)当太阳直射点位于P点时，北半球的节气是(　　)
A．春分 B．夏至
C．秋分 D．冬至
√
√
(1)A　(2)B　[第(1)题，黄赤交角是地球公转轨道平面和赤道平面的夹角，从图中可看出①表示黄赤交角。第(2)题，当太阳直射点位于P点时，太阳直射北回归线，此时应为北半球夏至。]
杭州(30°N)的王先生在家中阳台外侧设计了一款可进行调节的活动遮阳板，以实现良好的遮阳和采光效果。其中遮阳板长度和高度均可根据室内光照需求进行调节。
正午太阳高度角的变化
问题1　(地理实践力)若遮阳板长度、高度不变，作图说明二分二至日正午时室内获得的光照最多的节气。
提示：
从图示信息可以看出，冬至日时正午太阳高度角最小，室内获得的太阳光照最多。
提示：若遮阳板高度不变，则应伸长遮阳板。若遮阳板长度不变，则应降低遮阳板的高度。
问题2　(地理实践力)与冬至日相比，夏至日要达到更好的遮阳效果，在某一要素不变的情况下如何调节遮阳板？
问题3　(综合思维)若在阳台上安装可伸缩的晾衣架，与北京李先生家相比，为让衣服充分获得光照，则哪家晾衣架绳摆长度应更长？
提示：由于北京纬度高于杭州纬度，正午太阳高度角小于杭州，因此杭州的王先生家晾衣架绳摆长度应更长。
1．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，具体如下图所示：
(2)正午太阳高度的季节变化规律
同一纬度，正午太阳高度的大小随季节而变化。北回归线及其以北的地区，正午太阳高度夏至日达到全年最大值，冬至日达到全年最小值。南回归线及其以南的地区，情况则正好相反。南、北回归线之间的地区，每年两次受到太阳直射，直射时正午太阳高度达到最大值，具体如下图所示：
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
地区 正午太阳方位
北回归线以北地区 全年在正南方
北回归线上 夏至日在上中天，其他时间在正南方
南北回归线之间 太阳直射时，在上中天；直射点位于当地以北，正午太阳位于正北方；直射点位于当地以南，正午太阳位于正南方
南回归线上 冬至日在上中天，其他时间在正北方
南回归线以南地区 全年在正北方
2．我国某校地理兴趣小组的同学，把世界上四地年内正午太阳高度的变化及方向绘成简图。读图，回答(1)～(2)题。
(1)能反映该学校所在地年内正午太阳高度变化及方向的是(　　)
A．①地　　　 B．②地
C．③地 D．④地
(2)当②地正午太阳高度达到最大值时(　　)
A．地球公转的速度较慢
B．其他三地正午太阳所在方向不同
C．该学校所在地天气炎热
D．太阳在地球上的直射点将北返
√
√
(1)C　(2)D　[第(1)题，①地有太阳直射现象，且年内正午太阳高度变化对称分布，所以该地位于赤道；②地有太阳直射，且全年正午太阳都位于正北方向，所以该地位于南回归线；③地与②地相对称，所以该地位于北回归线；④地无太阳直射，有极夜现象，正午太阳高度最大约为45°，全年正午太阳都位于正南方向，所以该地位于北极圈附近。我国位于北半球且没有寒带分布，赤道也没有穿过我国。故选C。第(2)题，②地位于南回归线，其正午太阳高度达到一年中最大值时是12月22日前后，此时位于北半球的我国气候寒冷；地球公转速度较快(在近日点附近)；其他三地都位于太阳直射点以北，正午太阳所在方向相同，都位于正南方向；12月22日后太阳在地球上的直射点将北返。故选D。]
必备知识
1．地球公转的方向是自西向东；公转轨道是接近正圆的椭圆，太阳位于其中的一个焦点上，公转周期为1恒星年(365日6时9分10秒)。1月初，地球在近日点附近，公转速度较快；7月初，地球在远日点附近，公转速度较慢。
2．黄道平面与赤道平面的夹角称为黄赤交角。目前，黄赤交角是23°26′。由于黄赤交角的存在，太阳直射点在南、北回归线之间往返移动，周期是365日5时48分46秒(1回归年)。
必备知识
3．太阳高度角是太阳光线与地平面之间的夹角，一天中太阳高度最大值出现在正午。太阳直射点的太阳高度角为90°；晨昏线上太阳高度角为0°。
4．由于黄赤交角的存在、太阳直射点的南北移动，同一时刻，各地正午太阳高度从直射点所在纬度向南北两侧递减，同一地点，正午太阳高度的大小随季节的变化而变化。
课堂小结
题组1　地球的公转
2023年冬至是12月22日，2024年春节是2月10日。下图示意二分二至时地球在公转轨道上的位置。读图，回答1～2题。
学习效果·随堂评估自测
1．2023年冬至地球在公转轨道上的位置是(　　)
A．甲　　　B．乙　　　C．丙　　　D．丁
2．从2023年冬至至2024年春节，地球公转速度(　　)
A．先变慢再变快 B．先变快再变慢
C．一直变快 D．一直变慢
√
√
1．C　2．B　[第1题，据图分析，在地球公转轨道上，甲为夏至，乙为秋分，丙为冬至，丁为春分。第2题，从2023年冬至(12月22日)至2024年春节(2月10日)，地球经过近日点，在近日点时地球公转速度最快，因此这期间地球公转速度先变快再变慢。]
题组2　太阳直射点的回归运动
读太阳直射点回归运动图，完成3～4题。
3．若图中①为北半球春分日，则秋分日为(　　)
A．② B．③
C．④ D．⑤
4．从5月1日到10月1日，太阳直射点的移动方向是(　　)
A．先向南再向北 B．一直向北
C．一直向南 D．先向北再向南
√
√
3．B　4．D　[第3题，若图中①为北半球春分日，根据太阳直射点回归运动规律可知，②为夏至日，③为秋分日，④为冬至日，⑤为春分日。第4题，结合所学知识可知，从5月1日到夏至日(6月22日前后)，太阳直射点位于北半球并向北移动；夏至日(6月22日前后)至10月1日，太阳直射点向南移动。所以从5月1日到10月1日，太阳直射点的移动方向是先向北再向南。]
题组3　正午太阳高度角的变化
北京(40°N)某中学的小明根据所学的知识对太阳能集热板进行改造(如右图，α＝90°－当地正午太阳高度)，通过旋转支架处旋钮，可以调节太阳能集热板的角度，以此提高太阳能板热转换效率。据此完成5～6题。
5．为实现太阳能板热转换效率的最大化，冬至日正午时α应调节为
(　　)
A．63°26′ B．26°34′
C．30° D．16°34′
6．为实现热转换效率最大化，春分日到夏至日期间的正午时，图中支架的高度应(　　)
A．逐渐调高 B．逐渐调低
C．先调高后调低 D．先调低后调高
√
√
5．A　6．B　[第5题，当正午太阳光线与集热板垂直时，太阳能转换效率最高，即集热板和地面夹角α与正午太阳高度角互余。冬至日时，太阳直射南回归线23°26′S，北京(40°N)正午的太阳高度(90°减去当地纬度与太阳直射点间的纬度差，同一半球相减，不同半球相加)为26°34′，计算可知，集热板与地面夹角α度数为63°26′，A正确。第6题，春分日到夏至日期间，太阳直射点位于北半球并往北移，北京正午太阳高度逐渐变大，为达到最大热效率，集热板与地面夹角α的度数不断变小，即太阳能支架的高度应逐渐下调，夏至日支架高度达到最小，B正确。]
提示：1．先在图中找准二分二至日太阳直射点，再将5个点连成平滑的曲线。
2．元旦(1月1日)时太阳直射点位于南半球，并向北移动。
[教材活动点拨]
教材P9活动
3．由图可知，春分到夏至，太阳直射点在北半球，由赤道向北移动至北回归线；夏至到秋分，太阳直射点在北半球，由北回归线向南移动到赤道；秋分到冬至，太阳直射点在南半球，由赤道移动到南回归线；冬至到第二年春分，太阳直射点在南半球，由南回归线向北移动至赤道。一年中太阳直射点往返于赤道—北回归线—赤道—南回归线—赤道之间。
提示：略。
教材P10活动
如图为太阳直射点年运动变化示意图。读图，完成1～2题。
课时分层作业(三)　太阳直射点的回归运动　正午太阳高度角的变化
1．当太阳直射点移动到D位置时，昆明的节气是(　　)
A．春分 B．夏至
C．秋分 D．冬至
2．2024年9月17日是中秋节，这一天太阳的直射点应该在图中的
(　　)
A．AB之间 B．BC之间
C．CD之间 D．DA之间
√
√
1．D　2．B　[第1题，读图可知，当太阳直射点移动到D位置时，太阳直射南回归线，昆明位于北半球，此时的节气是冬至。第2题，2024年9月17日太阳直射点位于北半球，且向南移动，因此这一天太阳的直射点应该在图中的BC之间。]
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3～5题。
3．目前黄赤交角在图上是(　　)
A．∠XOF
B．∠TOF
C．∠FON
D．∠TON
√
4．若黄赤交角增大，图中哪些度数将增大(　　)
A．∠XON B．EF的纬度
C．ST的纬度 D．∠XOF
5．若此图为北半球夏至日，则太阳光线与图中哪条线平行(　　)
A．MN　　 B．EF
C．E′F　　 D．ST
√
√
3．C　4．B　5．C　[第3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为黄赤交角。第4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5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，即太阳光线与图中E′F平行。]
广西梧州(112°E，23.5°N)某建筑南墙屋檐上加装了电控遮阳板。电控遮阳板会自动控制其仰角，当电控遮阳板与正午太阳光线垂直，则该日内遮阳板不再旋转。下图示意该建筑及遮阳板结构。据此完成6～7题。
6．该建筑南墙上的电控遮阳板与屋顶大致平行的日期是(　　)
A．3月22日 B．6月22日
C．9月23日 D．12月22日
7．秋分日从日出到日落，该建筑的四面墙体接收太阳光照最少的是(　　)
A．东墙 B．西墙
C．南墙 D．北墙
√
√
6．B　7．D　[第6题，由材料可知，该地纬度为23.5°N，而电控遮阳板始终与正午太阳光线垂直，南墙电控遮阳板与屋顶平行，说明正午太阳直射该地，大致接近夏至日，B正确。第7题，由题干可知，秋分日太阳直射赤道，日出正东，日落正西，正午太阳在南方，因此东、南、西三面接收太阳光照较多，北墙位于背阴之地，接收太阳光照最少，D正确。]
读某地某日太阳高度变化图，完成8～9题。
8．该地的纬度位置是(　　)
A．90°N B．23.5°N
C．90°S D．66.5°S
9．若此时太阳与地平面的夹角为10°，则该日杭州市(30°N)的正午太阳高度是(　　)
A．40° B．50°
C．36.5° D．70°
√
√
8．C　9．B　[第8题，根据某地某日太阳高度变化图可知，图中所有的方向都是北，整日太阳高度相同，出现了极昼，所以位于南极，C正确。第9题，此时太阳与地平面的夹角为10°，此地为南极，此时太阳高度是10°，H＝90°－(90°－太阳直射点纬度)＝10°，太阳直射点纬度＝10°，南极出现极昼，所以直射点纬度是10°S，根据正午太阳高度＝90°－两地的纬度差，H＝90°－40°＝50°，B正确。]
下图示意我国某城市的观察者在6月22日观察到的太阳视运动轨迹，下表示意我国部分城市地理坐标。据此回答10～11题。
城市 地理坐标
杭州 30.2°N，120.2°E
石家庄 38.0°N，114.5°E
沈阳 41.8°N，123.4°E
哈尔滨 45.8°N，126.7°E
10．观察者所在城市可能是(　　)
A．杭州 B．石家庄
C．沈阳 D．哈尔滨
11．观察者在12月22日观察到的太阳视运动轨迹是(　　)
A　　　　　　B　　　 　C　　　　　　D
√
√
10．C　11．B　[第10题，图示该日正午太阳高度为70°左右，因6月22日太阳直射北回归线，经计算可知，该城市纬度约为43.5°N，与表中沈阳最接近。第11题，12月22日太阳直射点位于南回归线，该地(沈阳)纬度为41.8°N，则该日正午太阳高度约为25°，此日太阳日出东南、日落西南，与图B相符。]
如图为北京某公司高层办公楼，紧靠办公楼周围有多个露天停车位。据此完成12～13题。
12．下列日期中，该办公楼正午阴影面积最小的是(　　)
A．元旦 B．清明节
C．儿童节 D．国庆节
13．车位a、b、c、d中，6月22日10点之前遮阳条件最理想的是
(　　)
A．a B．b
C．c D．d
√
√
12．C　13．C　[第12题，办公楼正午阴影面积最小意味着正午太阳高度最大，北半球北回归线以北地区，在夏至日(6月22日)正午太阳高度角最大，元旦(1月1日)、清明节(4月5日前后)、儿童节(6月1日)、国庆节(10月1日)，距离夏至日最近的是儿童节，C正确。第13题，6月22日日出方向为东北方向，在10点之前太阳从东北方向逐渐向南移动，车位d和车位a都会晒到太阳，A、D错误；当太阳位于东南方向时，车位b也会晒到太阳，此时车位c还未晒到太阳，所以车位c遮阳更理想，C正确，B错误。]
14．(10分)北京市某校学生利用旗杆进行了测量正午太阳高度实践活动。下图为测量示意图，下表为学生观测数据。阅读图文材料，回答下列问题。
日期 比值(旗杆高度/旗杆影长) 正午太阳高度(单位：度)
9月5日 1.5 56.3
9月17日 1.34 53.3
9月23日 1.19 50.0
9月29日 1.04 46.2
10月8日 0.98 44.2
10月18日 0.83 39.7
10月29日 0.74 36.6
11月11日 0.64 32.6
(1)读表，归纳该校在测量时间段内正午太阳高度的变化规律，并简述原因。(该学校旗杆的高度为13米)(4分)
(2)在图中绘制11月11日正午旗杆的影子，并说明绘制的理由。(6分)
[解析]　第(1)题，根据表中数据可知，该校在测量时间段内，正午太阳高度由56.3°减小到32.6°，而正午太阳高度逐渐减小，原因是该校位于北京市，处于北半球北回归线以北地区，测量时间从9月5日到11月11日，这段时间内太阳直射点往南移动，北半球地区昼长逐渐缩短，正午太阳高度角逐渐减小。第(2)题，该地正午的太阳方向为正南，所以影子应该朝向正北，注意图中指向标的位置，再根据题干中给出的13米的旗杆高度，和表中11月11日的正午太阳高度和比值，可以大致测算出此时的影长大概为20米，再结合图中的比例尺1∶1 000可知，图上大致为2.03厘米。
[答案]　(1)正午太阳高度由56.3°逐渐减小到32.6°。测量时间段内，北半球地区太阳直射点向南移动，昼长逐渐缩短，正午太阳高度角逐渐减小。
(2)见下图。
绘制理由：正午时太阳在正南方，旗杆的影子朝向正北；根据表计算出影长约为20米，根据比例尺计算出旗杆影子的图上距离约为2厘米。
谢 谢！