2024-2025學年新教材高中地理第1單元地球運動的意義第2節(jié)第1課時太陽直射點的回歸運動正午太陽高度角的變化學案魯教版選擇性必修1

PAGE12-第1課時太陽直射點的回來運動正午太陽高度角的改變課程標準素養(yǎng)目標任務設定結合實例，說明地球公轉運動的地理意義1.通過模擬演示，了解地球公轉的特征。(地理實踐力)2.理解黃赤交角和太陽直射點的移動規(guī)律。(綜合思維)3.結合二分二至日太陽照耀地球示意圖，理解正午太陽高度的空間和時間分布規(guī)律。(綜合思維)4.能夠運用地球公轉和太陽直射點的移動規(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？地球公轉的方向、周期和速度各有何特點？2.什么是黃赤交角？黃赤交角的存在對太陽直射點有何影響？3.太陽直射點的移動有何規(guī)律？4.正午太陽高度角改變的緣由是什么？5.正午太陽高度角的改變規(guī)律是什么？一、地球公轉的特征1．定義：地球繞太陽運行。2．特征(1)方向：自西向東，箭頭表示地球公轉方向。(2)軌道：接近正圓的橢圓，太陽位于其中的一個焦點上。(3)周期：365日6時9分10秒，稱為1恒星年。(4)速度公轉位置時間公轉特征近日點1月初速度較快遠日點7月初速度較慢[圖表點撥]教材第7頁圖1-2-2，該圖展示出：(1)地球自西向東圍繞太陽逆時針公轉；(2)地球公轉軌道為接近正圓的橢圓，太陽位于其中的一個焦點上；(3)隨著地球公轉，日地距離不斷改變，在近日點距太陽14710萬km，遠日點距太陽15210萬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，地球運動至離太陽較遠的位置，地球公轉速度較慢，天數(shù)較長；北半球冬半年，地球運動至離太陽較近的位置，地球公轉速度較快，天數(shù)較短。二、太陽直射點的回來運動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：太陽直射點在南、北回來線之間來回移動。[特殊提示]黃赤交角的大小確定了太陽直射點的移動范圍；確定了太陽直射點移動的最北界和最南界，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．太陽直射點的回來運動(1)移動軌跡(2)周期：365日5時48分46秒，叫作1回來年。[圖表點撥]教材第8頁圖1-2-4，該圖展示出：(1)地球的公轉方向與地球的自轉方向一樣，為逆時針；(2)二分二至日的位置和時間；地軸北端傾向太陽(或地軸南端偏離太陽)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)二分二至日太陽直射點的位置：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．回來年是地球公轉的真正周期。 ()2．春分日和秋分日時黃赤交角為0。 ()3．國慶節(jié)之后太陽直射點位于北半球但起先向南移動。 ()4．黃赤交角度數(shù)變大會使溫帶的范圍變大。 ()提示：1.×恒星年是地球公轉的真正周期。2．×地球公轉時，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．×國慶節(jié)位于秋分日和冬至日之間，此時太陽直射點位于南半球并向南移動。4．×黃赤交角度數(shù)變大時，熱帶和寒帶范圍變大，溫帶范圍變小。三、正午太陽高度角的改變1．概念(1)太陽高度角：太陽光線與地平面之間的夾角。(2)正午太陽高度：一天中太陽高度最大值出現(xiàn)在正午。2．改變緣由：黃赤交角的存在、太陽直射點的南北移動。3．改變規(guī)律(1)緯度分布同一時刻，各地正午太陽高度從太陽直射點所在緯度向南北兩側遞減。春、秋分日由赤道向南北兩側遞減夏至日由北回來線向南北兩側遞減冬至日由南回來線向南北兩側遞減(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[特殊提示]太陽高度與正午太陽高度不同。太陽高度是太陽光線與地面所成的夾角，在一天當中是不斷改變的。在晨昏線上的各地太陽高度為0°，晝半球上的各地太陽高度大于0°，夜半球上的各地太陽高度小于0°。太陽高度最大值為90°；正午太陽高度是一日內(nèi)最大的太陽高度，即當?shù)氐胤綍r12時的太陽高度。太陽高度的日改變是由地球自轉運動產(chǎn)生的，而正午太陽高度的年改變是由地球公轉運動產(chǎn)生的。將二分二至日及其對應的正午太陽高度分布規(guī)律連線。黃赤交角及其影響美國《自然》雜志發(fā)表了康斯坦丁·巴特金的一項探討報告，該報告指出：在地球形成初期，一顆偏離正軌的年輕恒星接近太陽，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軌道之間形成一個傾斜角。這個傾斜角就是黃赤交角，它影響太陽直射的范圍，對地球的自然地理環(huán)境產(chǎn)生了巨大的影響。問題1(地理實踐力)在下圖中標出黃道平面、赤道平面和黃赤交角的數(shù)值，用■標注具有太陽直射現(xiàn)象的范圍。提示：問題2(地理實踐力)在下圖中畫出太陽直射點回來運動的曲線圖。提示：問題3(綜合思維)若黃赤交角變?yōu)?4.5°，太陽直射點的范圍將會如何改變？提示：太陽直射點在24.5°N～24.5°S之間移動，太陽直射的范圍將變大。1．黃赤交角的特點黃赤交角的特點可以概括為“一軸、兩面、三角度”和“三個基本不變”。其含義如下：含義一軸兩面三角度一軸地軸(自轉軸，與赤道平面垂直)黃道平面地球公轉的軌道平面赤道平面地球自轉的平面，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°三個基本不變地軸指向地球在公轉過程中，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′運動方向地球運動的方向不變，總是自西向東2.黃赤交角的影響引起太陽直射點在南、北回來線之間的周期性來回運動，其運動周期為365日5時48分46秒，叫作1回來年。太陽直射點的位置和季節(jié)移動可用以下圖表來表示：位置移動規(guī)律3月21日至北半球向北移動6月22日至向南移動9月23日至南半球12月22日向北移動3.黃赤交角改變帶來的詳細影響影響的方面黃赤交角變大(小)太陽直射范圍擴大(縮小)極晝和極夜現(xiàn)象范圍擴大(縮小)五帶的范圍熱帶和寒帶的范圍擴大(縮小)，溫帶的范圍縮小(擴大)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，則太陽光線應與ST′(晨昏線)所在平面垂直，太陽直射北回來線，故直射光線還應經(jīng)過地心，即太陽光線與圖中E′F平行。]正午太陽高度角的改變在我國，無論是城市還是農(nóng)村，運用太陽能熱水器的家庭越來越多。某太陽能熱水器廠家宣揚自己的太陽能熱水器設計的是黃金角度，安裝后可以大大提高太陽能的利用率。小明的父母聽了廣告宣揚便購買了一臺，小明卻說這個太陽能熱水器廠家廣告有夸大宣揚的嫌疑。問題1(綜合思維)小明的說法有道理嗎？為保證太陽能的利用率，影響太陽能安裝角度的主要因素是什么？提示：有道理。正午太陽高度是影響太陽能利用的重要因素。正午太陽高度是有緯度和季節(jié)改變的，太陽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能，北京與上海的太陽能熱水器在安裝中，哪個城市集熱板地面的傾角應當更大一點，為什么？提示：北京。因為北京緯度高，正午太陽高度角比上海小。問題3(綜合思維)你能說出北京正午太陽高度的年改變規(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．正午太陽高度的改變(1)正午太陽高度的緯度改變規(guī)律同一緯度，正午太陽高度相同。同一時刻從太陽直射緯度向南北兩側遞減，詳細如下圖所示：(2)正午太陽高度的季節(jié)改變規(guī)律同一地點，正午太陽高度的大小隨季節(jié)改變而改變。如下圖所示：2．正午太陽高度的計算某地正午太陽高度H的大小，可用下面的公式來計算：H＝90°－|φ±δ|(同半球減，異半球加)。其中φ為當?shù)氐乩砭暥?，δ為直射點的緯度。|φ±δ|為某地緯度與直射點緯度的差值。3．正午太陽高度的應用(1)確定地方時當某地太陽高度達一天中的最大值時，此時日影最短，當?shù)氐牡胤綍r是12時。(2)確定房屋的朝向在北回來線以北地區(qū)，正午太陽位于南方，房屋朝南；在南回來線以南地區(qū)，正午太陽位于北方，房屋朝北。(3)推斷日影長短及方向正午太陽高度越大，影子越短，正午太陽高度越小，影子越長。一天中日影的改變規(guī)律是日出最長eq\o(→,\s\up9(漸漸變短))正午最短eq\o(→,\s\up9(漸漸變長))日落最長，且日影方向與太陽方向相反。(4)計算樓間距一般來說，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。解題關鍵是計算當?shù)囟寥盏恼缣柛叨?，并計算影長。以我國為例(見下圖)，南樓高度為h，該地冬至日正午太陽高度為H，則最小樓間距L＝h·cotH。(5)計算熱水器安裝角度應使太陽能熱水器集熱面與太陽光線垂直。其傾角和正午太陽高度角的關系為α＋h＝90°(如下圖)。不同地區(qū)正午太陽方位地區(qū)正午太陽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，其他時間在正南方南北回來線之間太陽直射時，在上中天；直射點位于當?shù)匾员?，在正北方；直射點位于當?shù)匾阅希谡戏侥匣貋砭€上冬至日在上中天，其他時間在正北方南回來線以南地區(qū)全年在正北方2．太陽能熱水器集熱板與地面的夾角可調(diào)整。為使集熱效率達到最高，應保持正午太陽光與集熱板垂直，若當?shù)氐恼缣柛叨葹镠，則集熱板與地面的夾角應為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)同一時間，為使集熱效率達到最高，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高度角最小的月份，即冬至日前后。第(2)題，同一時間，為使集熱效率達到最高，集熱板和地面夾角最大的城市該天正午太陽高度角最小，即緯度最高的地區(qū)，結合選項可知，哈爾濱緯度最高。]地理實踐力——城市規(guī)劃中的日照問題隨著經(jīng)濟建設的不斷深化，我國的城市建設也得到了空前的發(fā)展。光照是城市建設在任何時期都必需考慮的一個重要因素。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，樓與樓之間應當保持適當距離。以我國為例(見下圖)，南樓高度為h，該地冬至日正午太陽高度為H，則最小樓間距L為：L＝h·cotH。城市住宅小區(qū)規(guī)劃時，對采光條件有明確的規(guī)定。下表反映了我國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)在我國多數(shù)城市的居住建筑日照標準中，都以冬至日作為標準日，緣由是()A．冬至日氣溫低B．冬至日降水多C．冬至日白晝時間最短D．冬至日正午太陽高度最小(2)位于北緯30°的杭州某住宅小區(qū)在規(guī)劃建設兩幢樓高均為30m的住宅時，其樓間距應不小于(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，正午太陽高度角最小，樓房的影子達一年中最長，因而以冬至日作為標準日。第(2)題，冬至日時，杭州的正午太陽高度H＝90°－(30°＋23°26′)＝36°34′，樓間距＝H/tan36°34′，可以計算出樓間距應不小于40m。第(3)題，表中四地中，甲地冬至日正午太陽高度最小，因此緯度最高。]本題組通過城市住宅小區(qū)規(guī)劃時對采光條件的要求，考查了正午太陽高度改變規(guī)律的實際應用，體現(xiàn)了地理學科的地理實踐力。課堂小結課堂速記1.地球公轉方向為自西向東，周期為365日6時9分10秒，稱為1恒星年。2.1月初，地球位于近日點旁邊，公轉速度較快；7月初，地球位于遠日點旁邊，公轉速度較慢。3.黃赤交角是23°26′，它的存在使太陽直射點在南、北回來線之間來回移動，運動周期為365日5時48分46秒，叫作1回來年。4.同一時刻，各地正午太陽高度從太陽直射點所在緯度向南北兩側遞減。5.同一地點，正午太陽高度隨季節(jié)作有規(guī)律的改變。夏至日時，北回來線及其以北地區(qū)正午太陽高度達到一年中的最大值；南半球的各緯度地區(qū)達到一年中的最小值。題組1地球的公轉下圖是地球公轉的軌道示意圖，圖中甲、乙、丙、丁四點將軌道勻稱分成四等份。讀圖，回答1～2題。1．地球在公轉軌道上運動所用時間最少的一段是()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)購最集中的日子。此時地球在公轉軌道的位置距甲、乙、丙、丁四點最近的是()A．甲點 B．乙點C．丙點 D．丁點1．A2.A[第1題，從圖中看出P點表示地球在近日點旁邊。甲、乙、丙、丁四點將地球公轉的軌道勻稱分成四等份，依據(jù)圖中太陽的位置可以判定甲→乙段地球經(jīng)過近日點，公轉速度最快，用時最少。第2題，11月11日在秋分日后大約一個半月，題組2太陽直射點的回來運動讀甲、乙兩圖，回答3～4題。甲乙3．下列有關甲、乙兩圖中時間對應正確的是()A．①—c B．②—bC．③—a D．④—b4．太陽直射點從a→b→c→d運動的周期是()A．365日5時48分46秒 B．365日6時9分10秒C．23時56分4秒 D．29.53天3．B4.A[第3題，由圖中可以看出A點地軸往右傾斜，應為夏至日，即6月22日前后；依據(jù)地球公轉方向，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間。第4題，太陽直射點回來運動的周期為一回來年，即365日5時48分46秒。]題