2024-2025學(xué)年新教材高中地理第1單元地球運(yùn)動(dòng)的意義第2節(jié)第1課時(shí)太陽(yáng)直射點(diǎn)的回歸運(yùn)動(dòng)正午太陽(yáng)高度角的變化學(xué)案魯教版選擇性必修1

PAGE12-第1課時(shí)太陽(yáng)直射點(diǎn)的回來運(yùn)動(dòng)正午太陽(yáng)高度角的改變課程標(biāo)準(zhǔn)素養(yǎng)目標(biāo)任務(wù)設(shè)定結(jié)合實(shí)例，說明地球公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的地理意義1.通過模擬演示，了解地球公轉(zhuǎn)的特征。(地理實(shí)踐力)2.理解黃赤交角和太陽(yáng)直射點(diǎn)的移動(dòng)規(guī)律。(綜合思維)3.結(jié)合二分二至日太陽(yáng)照耀地球示意圖，理解正午太陽(yáng)高度的空間和時(shí)間分布規(guī)律。(綜合思維)4.能夠運(yùn)用地球公轉(zhuǎn)和太陽(yáng)直射點(diǎn)的移動(dòng)規(guī)律說明生活中的一些現(xiàn)象。(人地協(xié)調(diào)觀)1.什么是地球的公轉(zhuǎn)？地球公轉(zhuǎn)的方向、周期和速度各有何特點(diǎn)？2.什么是黃赤交角？黃赤交角的存在對(duì)太陽(yáng)直射點(diǎn)有何影響？3.太陽(yáng)直射點(diǎn)的移動(dòng)有何規(guī)律？4.正午太陽(yáng)高度角改變的緣由是什么？5.正午太陽(yáng)高度角的改變規(guī)律是什么？一、地球公轉(zhuǎn)的特征1．定義：地球繞太陽(yáng)運(yùn)行。2．特征(1)方向：自西向東，箭頭表示地球公轉(zhuǎn)方向。(2)軌道：接近正圓的橢圓，太陽(yáng)位于其中的一個(gè)焦點(diǎn)上。(3)周期：365日6時(shí)9分10秒，稱為1恒星年。(4)速度公轉(zhuǎn)位置時(shí)間公轉(zhuǎn)特征近日點(diǎn)1月初速度較快遠(yuǎn)日點(diǎn)7月初速度較慢[圖表點(diǎn)撥]教材第7頁(yè)圖1-2-2，該圖展示出：(1)地球自西向東圍繞太陽(yáng)逆時(shí)針公轉(zhuǎn)；(2)地球公轉(zhuǎn)軌道為接近正圓的橢圓，太陽(yáng)位于其中的一個(gè)焦點(diǎn)上；(3)隨著地球公轉(zhuǎn)，日地距離不斷改變，在近日點(diǎn)距太陽(yáng)14710萬(wàn)km，遠(yuǎn)日點(diǎn)距太陽(yáng)15210萬(wàn)km。[微思索]北半球夏半年的天數(shù)是186天，冬半年的天數(shù)是179天。造成這種天數(shù)差異的緣由是什么？提示：北半球夏半年，地球運(yùn)動(dòng)至離太陽(yáng)較遠(yuǎn)的位置，地球公轉(zhuǎn)速度較慢，天數(shù)較長(zhǎng)；北半球冬半年，地球運(yùn)動(dòng)至離太陽(yáng)較近的位置，地球公轉(zhuǎn)速度較快，天數(shù)較短。二、太陽(yáng)直射點(diǎn)的回來運(yùn)動(dòng)1．黃赤交角(1)概念：黃道平面與赤道平面的夾角。(2)圖示：黃赤交角(如下圖)。(3)影響：太陽(yáng)直射點(diǎn)在南、北回來線之間來回移動(dòng)。[特殊提示]黃赤交角的大小確定了太陽(yáng)直射點(diǎn)的移動(dòng)范圍；確定了太陽(yáng)直射點(diǎn)移動(dòng)的最北界和最南界，即南北回來線；確定了南北回來線、南北極圈的度數(shù)。詳細(xì)如下所示：(1)黃赤交角度數(shù)＝回來線的度數(shù)(2)黃赤交角度數(shù)＋極圈度數(shù)＝90°(3)黃赤交角度數(shù)＝晨昏線與地軸的最大夾角2．太陽(yáng)直射點(diǎn)的回來運(yùn)動(dòng)(1)移動(dòng)軌跡(2)周期：365日5時(shí)48分46秒，叫作1回來年。[圖表點(diǎn)撥]教材第8頁(yè)圖1-2-4，該圖展示出：(1)地球的公轉(zhuǎn)方向與地球的自轉(zhuǎn)方向一樣，為逆時(shí)針；(2)二分二至日的位置和時(shí)間；地軸北端傾向太陽(yáng)(或地軸南端偏離太陽(yáng))為夏至日，日期是6月22日前后；反之為冬至日，日期是12月22日前后。依據(jù)地球的公轉(zhuǎn)方向和冬至日或夏至日的位置可以確定出春、秋分日的位置，春分日為3月21日前后，秋分日為9月23日前后；(3)二分二至日太陽(yáng)直射點(diǎn)的位置：夏至日直射在北半球(北回來線)，冬至日直射在南半球(南回來線)，春、秋分日直射在赤道。推斷下列說法的正誤。1．回來年是地球公轉(zhuǎn)的真正周期。 ()2．春分日和秋分日時(shí)黃赤交角為0。 ()3．國(guó)慶節(jié)之后太陽(yáng)直射點(diǎn)位于北半球但起先向南移動(dòng)。 ()4．黃赤交角度數(shù)變大會(huì)使溫帶的范圍變大。 ()提示：1.×恒星年是地球公轉(zhuǎn)的真正周期。2．×地球公轉(zhuǎn)時(shí)，地軸的空間指向保持不變，因此黃赤交角的大小不因季節(jié)改變而改變。3．×國(guó)慶節(jié)位于秋分日和冬至日之間，此時(shí)太陽(yáng)直射點(diǎn)位于南半球并向南移動(dòng)。4．×黃赤交角度數(shù)變大時(shí)，熱帶和寒帶范圍變大，溫帶范圍變小。三、正午太陽(yáng)高度角的改變1．概念(1)太陽(yáng)高度角：太陽(yáng)光線與地平面之間的夾角。(2)正午太陽(yáng)高度：一天中太陽(yáng)高度最大值出現(xiàn)在正午。2．改變緣由：黃赤交角的存在、太陽(yáng)直射點(diǎn)的南北移動(dòng)。3．改變規(guī)律(1)緯度分布同一時(shí)刻，各地正午太陽(yáng)高度從太陽(yáng)直射點(diǎn)所在緯度向南北兩側(cè)遞減。春、秋分日由赤道向南北兩側(cè)遞減夏至日由北回來線向南北兩側(cè)遞減冬至日由南回來線向南北兩側(cè)遞減(2)季節(jié)改變節(jié)氣最大值地區(qū)最小值地區(qū)夏至北回來線及其以北地區(qū)南半球的各緯度地區(qū)冬至南回來線及其以南地區(qū)北半球的各緯度地區(qū)春分、秋分赤道極點(diǎn)[特殊提示]太陽(yáng)高度與正午太陽(yáng)高度不同。太陽(yáng)高度是太陽(yáng)光線與地面所成的夾角，在一天當(dāng)中是不斷改變的。在晨昏線上的各地太陽(yáng)高度為0°，晝半球上的各地太陽(yáng)高度大于0°，夜半球上的各地太陽(yáng)高度小于0°。太陽(yáng)高度最大值為90°；正午太陽(yáng)高度是一日內(nèi)最大的太陽(yáng)高度，即當(dāng)?shù)氐胤綍r(shí)12時(shí)的太陽(yáng)高度。太陽(yáng)高度的日改變是由地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，而正午太陽(yáng)高度的年改變是由地球公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。將二分二至日及其對(duì)應(yīng)的正午太陽(yáng)高度分布規(guī)律連線。黃赤交角及其影響美國(guó)《自然》雜志發(fā)表了康斯坦丁·巴特金的一項(xiàng)探討報(bào)告，該報(bào)告指出：在地球形成初期，一顆偏離正軌的年輕恒星接近太陽(yáng)，這顆恒星牽引正在形成之中的地球，最終使地球軌道與太陽(yáng)軌道之間形成一個(gè)傾斜角。這個(gè)傾斜角就是黃赤交角，它影響太陽(yáng)直射的范圍，對(duì)地球的自然地理環(huán)境產(chǎn)生了巨大的影響。問題1(地理實(shí)踐力)在下圖中標(biāo)出黃道平面、赤道平面和黃赤交角的數(shù)值，用■標(biāo)注具有太陽(yáng)直射現(xiàn)象的范圍。提示：?jiǎn)栴}2(地理實(shí)踐力)在下圖中畫出太陽(yáng)直射點(diǎn)回來運(yùn)動(dòng)的曲線圖。提示：?jiǎn)栴}3(綜合思維)若黃赤交角變?yōu)?4.5°，太陽(yáng)直射點(diǎn)的范圍將會(huì)如何改變？提示：太陽(yáng)直射點(diǎn)在24.5°N～24.5°S之間移動(dòng)，太陽(yáng)直射的范圍將變大。1．黃赤交角的特點(diǎn)黃赤交角的特點(diǎn)可以概括為“一軸、兩面、三角度”和“三個(gè)基本不變”。其含義如下：含義一軸兩面三角度一軸地軸(自轉(zhuǎn)軸，與赤道平面垂直)黃道平面地球公轉(zhuǎn)的軌道平面赤道平面地球自轉(zhuǎn)的平面，與地軸垂直黃赤交角黃道平面與赤道平面的夾角，為23°26′地軸與黃道平面夾角與黃赤交角互余，為66°34′地軸與赤道平面夾角90°三個(gè)基本不變地軸指向地球在公轉(zhuǎn)過程中，地軸的空間指向基本不變，地軸始終指向北極星旁邊黃赤交角大小黃赤交角的大小基本不變，目前保持為23°26′運(yùn)動(dòng)方向地球運(yùn)動(dòng)的方向不變，總是自西向東2.黃赤交角的影響引起太陽(yáng)直射點(diǎn)在南、北回來線之間的周期性來回運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)周期為365日5時(shí)48分46秒，叫作1回來年。太陽(yáng)直射點(diǎn)的位置和季節(jié)移動(dòng)可用以下圖表來表示：位置移動(dòng)規(guī)律3月21日至北半球向北移動(dòng)6月22日至向南移動(dòng)9月23日至南半球12月22日向北移動(dòng)3.黃赤交角改變帶來的詳細(xì)影響影響的方面黃赤交角變大(小)太陽(yáng)直射范圍擴(kuò)大(縮小)極晝和極夜現(xiàn)象范圍擴(kuò)大(縮小)五帶的范圍熱帶和寒帶的范圍擴(kuò)大(縮小)，溫帶的范圍縮小(擴(kuò)大)1．下圖中，XOY為地軸，MN為赤道，EF、E′F′為回來線，ST、S′T′為極圈。讀圖，回答(1)～(3)題。(1)目前黃赤交角在圖上是()A．∠XOF B．∠TOFC．∠FON D．∠TON(2)若黃赤交角增大，圖中哪些度數(shù)將增大()A．∠XON B．EF的緯度C．ST的緯度 D．∠XOF(3)若此圖為北半球夏至日，則太陽(yáng)光線與圖中哪條線平行()A．MN B．EFC．E′F D．ST(1)C(2)B(3)C[第(1)題，圖中MN所在的平面為赤道平面，E′F所在的平面為黃道平面，所以∠MOE′或∠FON為黃赤交角。第(2)題，若黃赤交角增大，則南、北回來線的度數(shù)增大，即圖中EF或E′F′的度數(shù)將增大。第(3)題，若此圖為北半球夏至日，則太陽(yáng)光線應(yīng)與ST′(晨昏線)所在平面垂直，太陽(yáng)直射北回來線，故直射光線還應(yīng)經(jīng)過地心，即太陽(yáng)光線與圖中E′F平行。]正午太陽(yáng)高度角的改變?cè)谖覈?guó)，無(wú)論是城市還是農(nóng)村，運(yùn)用太陽(yáng)能熱水器的家庭越來越多。某太陽(yáng)能熱水器廠家宣揚(yáng)自己的太陽(yáng)能熱水器設(shè)計(jì)的是黃金角度，安裝后可以大大提高太陽(yáng)能的利用率。小明的父母聽了廣告宣揚(yáng)便購(gòu)買了一臺(tái)，小明卻說這個(gè)太陽(yáng)能熱水器廠家廣告有夸大宣揚(yáng)的嫌疑。問題1(綜合思維)小明的說法有道理嗎？為保證太陽(yáng)能的利用率，影響太陽(yáng)能安裝角度的主要因素是什么？提示：有道理。正午太陽(yáng)高度是影響太陽(yáng)能利用的重要因素。正午太陽(yáng)高度是有緯度和季節(jié)改變的，太陽(yáng)能安裝角度主要受季節(jié)與緯度等因素的影響。問題2(綜合思維)為了更好地利用太陽(yáng)能，北京與上海的太陽(yáng)能熱水器在安裝中，哪個(gè)城市集熱板地面的傾角應(yīng)當(dāng)更大一點(diǎn)，為什么？提示：北京。因?yàn)楸本┚暥雀?，正午太?yáng)高度角比上海小。問題3(綜合思維)你能說出北京正午太陽(yáng)高度的年改變規(guī)律嗎？提示：北京位于北回來線以北，其正午太陽(yáng)高度夏至日最大，冬至日最小，從夏至日到冬至日遞減，從冬至日到夏至日遞增。1．正午太陽(yáng)高度的改變(1)正午太陽(yáng)高度的緯度改變規(guī)律同一緯度，正午太陽(yáng)高度相同。同一時(shí)刻從太陽(yáng)直射緯度向南北兩側(cè)遞減，詳細(xì)如下圖所示：(2)正午太陽(yáng)高度的季節(jié)改變規(guī)律同一地點(diǎn)，正午太陽(yáng)高度的大小隨季節(jié)改變而改變。如下圖所示：2．正午太陽(yáng)高度的計(jì)算某地正午太陽(yáng)高度H的大小，可用下面的公式來計(jì)算：H＝90°－|φ±δ|(同半球減，異半球加)。其中φ為當(dāng)?shù)氐乩砭暥?，δ為直射點(diǎn)的緯度。|φ±δ|為某地緯度與直射點(diǎn)緯度的差值。3．正午太陽(yáng)高度的應(yīng)用(1)確定地方時(shí)當(dāng)某地太陽(yáng)高度達(dá)一天中的最大值時(shí)，此時(shí)日影最短，當(dāng)?shù)氐牡胤綍r(shí)是12時(shí)。(2)確定房屋的朝向在北回來線以北地區(qū)，正午太陽(yáng)位于南方，房屋朝南；在南回來線以南地區(qū)，正午太陽(yáng)位于北方，房屋朝北。(3)推斷日影長(zhǎng)短及方向正午太陽(yáng)高度越大，影子越短，正午太陽(yáng)高度越小，影子越長(zhǎng)。一天中日影的改變規(guī)律是日出最長(zhǎng)eq\o(→,\s\up9(漸漸變短))正午最短eq\o(→,\s\up9(漸漸變長(zhǎng)))日落最長(zhǎng)，且日影方向與太陽(yáng)方向相反。(4)計(jì)算樓間距一般來說，緯度較低的地區(qū)，樓間距較近；緯度較高的地區(qū)，樓間距較遠(yuǎn)。解題關(guān)鍵是計(jì)算當(dāng)?shù)囟寥盏恼缣?yáng)高度，并計(jì)算影長(zhǎng)。以我國(guó)為例(見下圖)，南樓高度為h，該地冬至日正午太陽(yáng)高度為H，則最小樓間距L＝h·cotH。(5)計(jì)算熱水器安裝角度應(yīng)使太陽(yáng)能熱水器集熱面與太陽(yáng)光線垂直。其傾角和正午太陽(yáng)高度角的關(guān)系為α＋h＝90°(如下圖)。不同地區(qū)正午太陽(yáng)方位地區(qū)正午太陽(yáng)方位北回來線以北地區(qū)全年在正南方北回來線上夏至日在上中天，其他時(shí)間在正南方南北回來線之間太陽(yáng)直射時(shí)，在上中天；直射點(diǎn)位于當(dāng)?shù)匾员?，在正北方；直射點(diǎn)位于當(dāng)?shù)匾阅?，在正南方南回來線上冬至日在上中天，其他時(shí)間在正北方南回來線以南地區(qū)全年在正北方2．太陽(yáng)能熱水器集熱板與地面的夾角可調(diào)整。為使集熱效率達(dá)到最高，應(yīng)保持正午太陽(yáng)光與集熱板垂直，若當(dāng)?shù)氐恼缣?yáng)高度為H，則集熱板與地面的夾角應(yīng)為90°－H，如下圖所示。讀圖，回答(1)～(2)題。(1)鄭州一年中集熱板和地面夾角最大的月份是()A．3月 B．6月C．9月 D．12月(2)同一時(shí)間，為使集熱效率達(dá)到最高，集熱板和地面夾角最大的城市是()A．哈爾濱 B．北京C．鄭州 D．上海(1)D(2)A[第(1)題，依據(jù)圖中信息可知，鄭州一年中集熱板和地面夾角最大的月份是該地正午太陽(yáng)高度角最小的月份，即冬至日前后。第(2)題，同一時(shí)間，為使集熱效率達(dá)到最高，集熱板和地面夾角最大的城市該天正午太陽(yáng)高度角最小，即緯度最高的地區(qū)，結(jié)合選項(xiàng)可知，哈爾濱緯度最高。]地理實(shí)踐力——城市規(guī)劃中的日照問題隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷深化，我國(guó)的城市建設(shè)也得到了空前的發(fā)展。光照是城市建設(shè)在任何時(shí)期都必需考慮的一個(gè)重要因素。尤其是在城市大型小區(qū)的規(guī)劃方面，建筑的采光更是影響到居民的日常生活。為了更好地保證各樓層都有良好的采光，樓與樓之間應(yīng)當(dāng)保持適當(dāng)距離。以我國(guó)為例(見下圖)，南樓高度為h，該地冬至日正午太陽(yáng)高度為H，則最小樓間距L為：L＝h·cotH。城市住宅小區(qū)規(guī)劃時(shí)，對(duì)采光條件有明確的規(guī)定。下表反映了我國(guó)部分城市住宅地日照間距要求(表中H為住宅樓高度，適用于住宅呈南北朝向的平原地區(qū))。據(jù)此回答(1)～(3)題。城市冬至日正午太陽(yáng)高度日照間距甲24°45′2.02H乙40°28′1.18H丙35°21′1.41H丁26°36′1.86H(1)在我國(guó)多數(shù)城市的居住建筑日照標(biāo)準(zhǔn)中，都以冬至日作為標(biāo)準(zhǔn)日，緣由是()A．冬至日氣溫低B．冬至日降水多C．冬至日白晝時(shí)間最短D．冬至日正午太陽(yáng)高度最小(2)位于北緯30°的杭州某住宅小區(qū)在規(guī)劃建設(shè)兩幢樓高均為30m的住宅時(shí)，其樓間距應(yīng)不小于(tan35°≈0.7，tan45°＝1，tan60°≈1.732)()A．35m B．40mC．50m D．55m(3)依據(jù)表中信息可推斷，四地中緯度最高的是()A．甲 B．乙C．丙 D．丁(1)D(2)B(3)A[第(1)題，我國(guó)絕大多數(shù)地區(qū)位于北回來線以北，每年冬至日這天，正午太陽(yáng)高度角最小，樓房的影子達(dá)一年中最長(zhǎng)，因而以冬至日作為標(biāo)準(zhǔn)日。第(2)題，冬至日時(shí)，杭州的正午太陽(yáng)高度H＝90°－(30°＋23°26′)＝36°34′，樓間距＝H/tan36°34′，可以計(jì)算出樓間距應(yīng)不小于40m。第(3)題，表中四地中，甲地冬至日正午太陽(yáng)高度最小，因此緯度最高。]本題組通過城市住宅小區(qū)規(guī)劃時(shí)對(duì)采光條件的要求，考查了正午太陽(yáng)高度改變規(guī)律的實(shí)際應(yīng)用，體現(xiàn)了地理學(xué)科的地理實(shí)踐力。課堂小結(jié)課堂速記1.地球公轉(zhuǎn)方向?yàn)樽晕飨驏|，周期為365日6時(shí)9分10秒，稱為1恒星年。2.1月初，地球位于近日點(diǎn)旁邊，公轉(zhuǎn)速度較快；7月初，地球位于遠(yuǎn)日點(diǎn)旁邊，公轉(zhuǎn)速度較慢。3.黃赤交角是23°26′，它的存在使太陽(yáng)直射點(diǎn)在南、北回來線之間來回移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)周期為365日5時(shí)48分46秒，叫作1回來年。4.同一時(shí)刻，各地正午太陽(yáng)高度從太陽(yáng)直射點(diǎn)所在緯度向南北兩側(cè)遞減。5.同一地點(diǎn)，正午太陽(yáng)高度隨季節(jié)作有規(guī)律的改變。夏至日時(shí)，北回來線及其以北地區(qū)正午太陽(yáng)高度達(dá)到一年中的最大值；南半球的各緯度地區(qū)達(dá)到一年中的最小值。題組1地球的公轉(zhuǎn)下圖是地球公轉(zhuǎn)的軌道示意圖，圖中甲、乙、丙、丁四點(diǎn)將軌道勻稱分成四等份。讀圖，回答1～2題。1．地球在公轉(zhuǎn)軌道上運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間最少的一段是()A．甲→乙 B．乙→丙C．丙→丁 D．丁→甲2．每年的11月11日被稱為“光棍節(jié)”，這一天也是網(wǎng)購(gòu)最集中的日子。此時(shí)地球在公轉(zhuǎn)軌道的位置距甲、乙、丙、丁四點(diǎn)最近的是()A．甲點(diǎn) B．乙點(diǎn)C．丙點(diǎn) D．丁點(diǎn)1．A2.A[第1題，從圖中看出P點(diǎn)表示地球在近日點(diǎn)旁邊。甲、乙、丙、丁四點(diǎn)將地球公轉(zhuǎn)的軌道勻稱分成四等份，依據(jù)圖中太陽(yáng)的位置可以判定甲→乙段地球經(jīng)過近日點(diǎn)，公轉(zhuǎn)速度最快，用時(shí)最少。第2題，11月11日在秋分日后大約一個(gè)半月，題組2太陽(yáng)直射點(diǎn)的回來運(yùn)動(dòng)讀甲、乙兩圖，回答3～4題。甲乙3．下列有關(guān)甲、乙兩圖中時(shí)間對(duì)應(yīng)正確的是()A．①—c B．②—bC．③—a D．④—b4．太陽(yáng)直射點(diǎn)從a→b→c→d運(yùn)動(dòng)的周期是()A．365日5時(shí)48分46秒 B．365日6時(shí)9分10秒C．23時(shí)56分4秒 D．29.53天3．B4.A[第3題，由圖中可以看出A點(diǎn)地軸往右傾斜，應(yīng)為夏至日，即6月22日前后；依據(jù)地球公轉(zhuǎn)方向，可依次推出B、C、D分別是秋分日、冬至日、春分日，②和b都表示從夏至日到秋分日這段時(shí)間。第4題，太陽(yáng)直射點(diǎn)回來運(yùn)動(dòng)的周期為一回來年，即365日5時(shí)48分46秒。]題