正午太陽(yáng)高度角的計(jì)算及應(yīng)用

難點(diǎn)3正午太陽(yáng)高度角的計(jì)算及應(yīng)用作為地球運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，正午太陽(yáng)高度角的變化深刻影響著人類(lèi)的生產(chǎn)、生活，成為高考考查的重點(diǎn)，主要考查學(xué)生的空間思維能力和知識(shí)應(yīng)用能力。近幾年上海、廣東及江蘇大綜合卷都有所體現(xiàn)。該類(lèi)試題取材于人類(lèi)生產(chǎn)、生活，突出考查學(xué)生運(yùn)用地理基本原理、規(guī)律的能力，同時(shí)能進(jìn)行科際的綜合，代表高考命題方向——以能力立意，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。因此在高三復(fù)習(xí)中應(yīng)予以高度重視?！耠y點(diǎn)磁場(chǎng)圖3—1表示某地正午太陽(yáng)高度和月降水量的變化。讀圖回答1～2題。（2000年山西綜合卷）1.★★★★★該地緯度可能為（）A.90°N～23°26′N(xiāo)之間B.90°S～23°26′S之間C.22°N或22°SD.40°30′N(xiāo)或40°30′S2.★★★★★該地氣溫及降水特征是（）A.終年高溫多雨B.夏熱少雨，冬溫多雨C.冬溫少雨，夏熱多雨D.夏熱多雨，冬季寒冷干燥3.★★★★★如圖3—2所示的日期，下列地點(diǎn)：北京（39°54′N(xiāo)），新加坡（1°N），汕頭（23°26′N(xiāo)），海口（20°N），正午太陽(yáng)高度角從大到小排列正確的是（）A.新加坡、?？凇⑸穷^、北京B.北京、汕頭、?？?、新加坡C.汕頭、?？?、北京、新加坡D.汕頭、?？?、新加坡、北京近年來(lái)，我國(guó)房地產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，越來(lái)越多的居民喬遷新居，居住條件和環(huán)境顯著改善。請(qǐng)讀圖3—3，運(yùn)用以下公式回答4～5題。（2002年大綜合卷）①某地正午太陽(yáng)高度的大?。篐=90°-｜φ-δ｜式中H為正午太陽(yáng)高度；φ為當(dāng)?shù)鼐暥?，取正值；δ為太?yáng)直射點(diǎn)的緯度，當(dāng)?shù)叵陌肽耆≌担肽耆∝?fù)值。②tan35°≈0.7 tan45°=1 tan60°≈1.7324.★★★★★房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商在某城市（北緯30度）建造了兩幢商品住宅樓（圖3—3），某個(gè)居民買(mǎi)到了北樓一層的一套房子，于春節(jié)前住進(jìn)后發(fā)現(xiàn)正午前后太陽(yáng)光線被南樓擋住，請(qǐng)問(wèn)房子一年中正午太陽(yáng)光線被南樓擋住的時(shí)間大約是（）A.1個(gè)月 B.3個(gè)月 C.6個(gè)月 D.9個(gè)月5.★★★★★為使北樓所有朝南房屋在正午時(shí)終年都能被太陽(yáng)照射，那么在兩幢樓間距不變的情況下，南樓的高度最高約為（）A.20米 B.30米 C.40米 D.50米6.★★★★北緯38°一開(kāi)闊平地上，在樓高為H的樓房北面蓋新樓，欲使新樓底層全年太陽(yáng)光線不被遮擋，兩樓距離不小于（1999年廣東卷）（）A.Htan(90°-38°) B.Htan(90°-38°-23.5°)C.Hcot(90°-38°) D.Hcot(90°-38°-23.5°)●案例探究［案例1］某校所在地（120°E，40°N）安置一臺(tái)太陽(yáng)能熱水器，為了獲得最多的太陽(yáng)光熱，提高利用效率，需要根據(jù)太陽(yáng)高度的變化隨季節(jié)調(diào)整其支架傾角，下列四幅日照?qǐng)D中與熱水器安置方式搭配不合理的是命題意圖：本題主要考查太陽(yáng)高度角在生產(chǎn)生活實(shí)踐中的應(yīng)用，考查學(xué)生應(yīng)用地理知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，很好地體現(xiàn)了高考命題趨向，突出對(duì)學(xué)生能力的考查。知識(shí)依托：晨昏線的特點(diǎn)與節(jié)氣的判斷，地球自轉(zhuǎn)的方向，正午太陽(yáng)高度的計(jì)算，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度等知識(shí)為依托。錯(cuò)解分析：本題涉及知識(shí)點(diǎn)較多，錯(cuò)誤可能出現(xiàn)在晨昏線的特點(diǎn)與日期的判斷錯(cuò)誤，也可能是忽視了地球自轉(zhuǎn)方向，也有可能不知道正午太陽(yáng)高度角具體指圖中的哪一個(gè)角，再者也有可能對(duì)正午太陽(yáng)高度角的計(jì)算公式的要求不熟悉，出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤等。φ最后根據(jù)支架的傾角和正午太陽(yáng)高度角應(yīng)該互為余角時(shí)，搭配合理，推出只有D項(xiàng)不合理。答案：D［案例2］如圖3—5所示，位于北緯36°34′的某療養(yǎng)院，計(jì)算在一幢20米高的樓房北面新建一幢樓房。因?yàn)榀燄B(yǎng)的需要，要求高樓的每一層一年四季都能曬到太陽(yáng)。（1）新樓至少要距原樓多少米？（2）若黃赤交角變?yōu)?3°34′，兩樓之間的距離將應(yīng)如何變化，才能保證各樓層均有較好的采光？命題意圖：本題主要考查正午太陽(yáng)高度角的應(yīng)用，并同時(shí)考查學(xué)生應(yīng)用地理知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力和計(jì)算能力。知識(shí)依托：正午太陽(yáng)高度的變化規(guī)律和計(jì)算公式。錯(cuò)解分析：本題是應(yīng)用題，錯(cuò)誤可能出在對(duì)題意分析不透，也可能是對(duì)公式中的δ（太陽(yáng)直射點(diǎn)的緯度）符號(hào)取正號(hào)還是取負(fù)號(hào)把握不準(zhǔn)，還可能計(jì)算出問(wèn)題。φφφ答案：（1）34.7m（2）間隔應(yīng)增大●錦囊妙計(jì)正午太陽(yáng)高度的計(jì)算與應(yīng)用，是高考考查的重點(diǎn)內(nèi)容，這部分內(nèi)容很容易和我們?nèi)祟?lèi)的生產(chǎn)生活相聯(lián)系，從而取材于我們的生產(chǎn)生活，考查學(xué)生運(yùn)用地理知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力，又可以作為考試的切入點(diǎn)，考查學(xué)科內(nèi)與之相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，體現(xiàn)高考命題方向，復(fù)習(xí)備考中老師和學(xué)生都要高度重視。1.正午太陽(yáng)高度的考查涉及以下幾方面。（1）規(guī)律：從直射點(diǎn)往南北兩側(cè)遞減；離直射點(diǎn)距離越近（緯度差越?。?，正午太陽(yáng)高度越大。（2）最值：直射北回歸線，北回歸線以北地區(qū)達(dá)一年中最大值，整個(gè)南半球達(dá)一年中最小值；相反，直射南回歸線時(shí)，南回歸線以南地區(qū)達(dá)一年中最大值；整個(gè)北半球達(dá)一年中最小值。（3）公式：H=90°-｜φ-δ｜中φ與δ符號(hào)很關(guān)鍵，此外，兩點(diǎn)間的正午太陽(yáng)高度差等于緯度差。（4）影子的長(zhǎng)短變化與方向：正午太陽(yáng)高度角變大，影子變短；方向由太陽(yáng)的位置確定。（5）地方時(shí)：一天之中太陽(yáng)高度最大時(shí)地方時(shí)為12時(shí)。（6）樓間距離要抓住正午太陽(yáng)高度角大小。2.正午太陽(yáng)高度的應(yīng)用已成為高考的熱點(diǎn)，應(yīng)從以下方面突破本難點(diǎn)：（1）列為高考重點(diǎn)反復(fù)訓(xùn)練講解。（2）抓住規(guī)律，圖形結(jié)合。（3）研究高考試題，聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際?！駳灉珉y點(diǎn)訓(xùn)練1.★★★★某學(xué)校地理興趣小組外出考察，如圖3—6，在a地正午太陽(yáng)高度最大時(shí)，用測(cè)角器測(cè)當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥?，此時(shí)學(xué)生手表指針為18時(shí)20分（北京時(shí)間），a的地理位置坐標(biāo)為（）A.21°E，36°34′S B.25°E，53°26′N(xiāo)C.21°E，53°26′S D.25°E，36°34′N(xiāo)洛陽(yáng)（112°E，350°N）一學(xué)生對(duì)太陽(yáng)能熱水器進(jìn)行了改造（如圖3—7），把熱水器裝在一個(gè)大玻璃箱中，并將支架改造成活動(dòng)方式。據(jù)此回答2～4題。2.★★★★9月23日，為使熱水器有最好的效果，調(diào)節(jié)支架使熱水器吸熱面與地面的夾角為（）A.23°26′ B.35° C.66°34′ D.55°3.★★★★下列地區(qū)中，使用太陽(yáng)能熱水器效果最好的是（）A.?？? B.重慶 C.拉薩 D.吐魯番4.★★★★★當(dāng)熱水器的吸熱面與地面夾角調(diào)節(jié)到最大值時(shí)（）A.南太平洋漂浮的冰山較多B.松花江正值第一次汛期C.黃土高原上流水的侵蝕作用最為強(qiáng)烈D.澳大利亞農(nóng)田中的小麥開(kāi)始返青5.★★★★★圖3—8中四條曲線分別表示A、B、C、D四地，6月22日太陽(yáng)高度的全天變化情況，據(jù)此判斷下列各選項(xiàng)中，對(duì)四地緯度位置的說(shuō)法與圖示情況相符合的是（）①A.23°26′N(xiāo) B.46°52′N(xiāo) C.66°34′N(xiāo) D.90°N②A.90°N B.66°34′N(xiāo) C.23°26′N(xiāo) D.0°③A.0° B.23°26′N(xiāo) C.90°N D.66°34′N(xiāo)④A.23°26′N(xiāo) B.46°52′N(xiāo) C.90°N D.66°34′N(xiāo)圖3—9是我國(guó)西藏某地6月22日太陽(yáng)高度的日變化示意圖（未考慮海拔等因素）。據(jù)此回答6～7題。6.★★★★★該地的地理坐標(biāo)為（）A.30°N，90°E B.16°52′N(xiāo)，105°EC.23°26′N(xiāo)，120°E D.36°52′N(xiāo)，150°E7.★★★★此地最高氣溫一般出現(xiàn)在北京時(shí)間（）A.12：00 B.13：00 C.14：00 D.16：008.★★★★讀圖3—10，圖中ED為昏線，讀后回答下列問(wèn)題。（1）此時(shí)太陽(yáng)直射點(diǎn)的地理坐標(biāo)是。（2）A、B兩地正午太陽(yáng)高度角較大的是，A、B兩地日出較早的。（3）此時(shí)赤道上晝的范圍是。（4）為使地處32°N的太陽(yáng)能熱水器最大限度地利用太陽(yáng)光能，這一天應(yīng)將太陽(yáng)能熱水器的真空管平面與樓頂之間的夾角α調(diào)整為。附：參考答案難點(diǎn)磁場(chǎng)1～2.解析：此題主要考查學(xué)生對(duì)正午太陽(yáng)高度角分布規(guī)律的掌握情況，以及運(yùn)用其變化規(guī)律分析地理事物和現(xiàn)象的能力、讀圖能力等，根據(jù)正午太陽(yáng)高度曲線變化規(guī)律，該地一年中有兩次太陽(yáng)直射，在兩次之間有一個(gè)最小值，該點(diǎn)應(yīng)在回歸線上取得的且距離為1.5°，由于橫軸沒(méi)有標(biāo)出月份，不能確定哪個(gè)半球，故該點(diǎn)緯度為22°N或22°S；第1題也可以用排除法，因?yàn)樵擖c(diǎn)有兩次直射，只能位于南、北回歸線之間，故把A、B、D排除，答案為C項(xiàng)。根據(jù)正午太陽(yáng)高度與降水的關(guān)系可以推出，該地正午太陽(yáng)高度大時(shí)，降水量大，正午太陽(yáng)高度角小時(shí)，降水量少；可以得出，冬季多雨，夏季少雨。根據(jù)第1題可知該地位于熱帶，故C項(xiàng)正確。答案：1.C2.C3.解析：此題考查正午太陽(yáng)高度角的緯度分布規(guī)律和讀圖判讀能力，根據(jù)圖中經(jīng)度的變化和晨昏線的特點(diǎn)可以推知日期為北半球夏至日（6月22日）。正午太陽(yáng)高度從北回歸線往南北兩側(cè)遞減，即離北回歸線越近，正午太陽(yáng)高度越大，根據(jù)圖中四點(diǎn)的緯度，則正確順序：汕頭、海口、北京、新加坡，故選C項(xiàng)。答案：C6.解析：此題主要考查學(xué)生對(duì)正午太陽(yáng)高度分布規(guī)律的應(yīng)用，根據(jù)題目條件，太陽(yáng)應(yīng)直射南回歸線時(shí)才能滿(mǎn)足，代入公式求出

即x=Hcot(90°-38°-23.5°),選D項(xiàng)。答案：D殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練φφ答案：B2～4.解析：此題主要考查正午太陽(yáng)高度的分布規(guī)律的應(yīng)用，以及與之相關(guān)的地理事務(wù)的分析?？疾閷W(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。φφ答案：2.D3.C4.A5.解析：此題考查太陽(yáng)高度的日變化和讀圖分析能力。根據(jù)題意和圖中信息，6月22日太陽(yáng)直射北回歸線（23°26′N(xiāo)），C曲線12點(diǎn)太陽(yáng)高度為90°，故C點(diǎn)為23°26′N(xiāo)，此時(shí)北極圈上為極晝且12點(diǎn)時(shí)太陽(yáng)高度為46°52′對(duì)應(yīng)B，北極點(diǎn)上為極晝且太陽(yáng)高度為常數(shù)，對(duì)應(yīng)A，赤道上晝夜等長(zhǎng)，故D為赤道，因此選②。答案：②6～7.解析：此題主要考查太陽(yáng)高度的日變化規(guī)律和地方時(shí)的計(jì)算，根據(jù)題意，α=23°26′N(xiāo),H=83°26′,H=90°-|φ-δ|,φ1=30°N，φ2=16°52′,根據(jù)西藏的經(jīng)緯度位置，第6題選A；一天中最高氣溫出現(xiàn)在當(dāng)?shù)?4時(shí)，而當(dāng)?shù)氐胤綍r(shí)比北京時(shí)間晚2個(gè)小時(shí)，故北京時(shí)間為16時(shí)，氣溫最高，選D項(xiàng)。答案：6.A7.D8.解析：此題主要考