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

PAGE11-第1課時(shí)太陽直射點(diǎn)的回來運(yùn)動正午太陽高度角的變更課程標(biāo)準(zhǔn)核心素養(yǎng)目標(biāo)結(jié)合實(shí)例，說明地球運(yùn)動的地理意義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直射點(diǎn)的移動規(guī)律。(綜合思維)3．結(jié)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(shí)間分布規(guī)律。(綜合思維)4．運(yùn)用地球公轉(zhuǎn)、太陽直射點(diǎn)的移動規(guī)律說明生活中的一些現(xiàn)象，提高探究自然奇妙的愛好，初步樹立物質(zhì)運(yùn)動的世界觀。(人地協(xié)調(diào)觀)一、地球公轉(zhuǎn)的特征1．概念：地球在自轉(zhuǎn)的同時(shí)，還圍圍著太陽自西向東公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)的軌道平面叫黃道平面。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，太陽位于其中一個(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月初速度較慢二、太陽直射點(diǎn)的回來運(yùn)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)表現(xiàn)：太陽直射點(diǎn)在南、北回來線之間來回移動。2．太陽直射點(diǎn)的回來運(yùn)動(1)移動軌跡(2)周期：365日5時(shí)48分46秒，叫作1回來年。[特殊提示](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三、正午太陽高度角的變更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：一天中太陽高度的最大值出現(xiàn)在正午。2．變更緣由：黃赤交角的存在、太陽直射點(diǎn)的南北移動。3．變更規(guī)律(1)緯度分布同一時(shí)刻，各地正午太陽高度從太陽直射點(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)變更節(jié)氣最大值地區(qū)最小值地區(qū)夏至日北回來線及其以北地區(qū)南半球各緯度地區(qū)冬至日南回來線及其以南地區(qū)北半球各緯度地區(qū)二分日赤道極點(diǎn)(1)地球位于近日點(diǎn)時(shí)，北半球是夏季；地球位于遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)，北半球是冬季。 ()(2)春分日和秋分日時(shí)黃赤交角為0。 ()(3)國慶節(jié)之后太陽直射點(diǎn)位于南半球并向南移動。 ()(4)同一日期，地球上正午太陽高度相等的地區(qū)都在同一緯線上。 ()(5)夏至日時(shí)，北回來線及其以北地區(qū)正午太陽高度達(dá)到一年中的最大值，達(dá)到一年中最小值的緯度范圍是 ()A．赤道 B．北半球C．南半球 D．南回來線以南提示：(1)×每年1月初，地球處于近日點(diǎn)旁邊，為北半球的冬季；7月初，地球處于遠(yuǎn)日點(diǎn)旁邊，為北半球的夏季。(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)而變更。(3)√國慶節(jié)位于秋分日和冬至日之間，此時(shí)太陽直射點(diǎn)位于南半球并向南移動。(4)×同一日期，地球上總有兩條緯線上的正午太陽高度相等，并以直射緯線呈南北對稱分布。(5)C[夏至日時(shí)，正午太陽高度達(dá)到一年中最小值的緯度范圍是南半球。]太陽直射點(diǎn)的回來運(yùn)動英國古文明探討作家葛瑞姆·漢卡克在《上帝的指紋》中寫道：“黃赤交角會發(fā)生周期的變更，這個(gè)周期是41000年，交角變更在22.1°到24.5°之間，精確性和可預(yù)料性不亞于瑞士鐘表?！眴栴}1(綜合思維)為什么會有黃赤交角？提示：地球在自轉(zhuǎn)的同時(shí)也在圍繞太陽公轉(zhuǎn)。問題2(綜合思維)若黃赤交角變?yōu)?4.5°，太陽直射的范圍將會如何變更？提示：太陽直射點(diǎn)在24.5°N～24.5°S之間移動，太陽直射范圍將變大。問題3(綜合思維)假如地球直立繞日公轉(zhuǎn)，太陽直射點(diǎn)會發(fā)生什么變更？提示：假如地球直立繞日運(yùn)行，則黃道平面與赤道平面重合，黃赤交角為0°，太陽始終直射赤道，不再南北移動。[歸納提升]1．地球公轉(zhuǎn)運(yùn)動圖的判讀由上圖可知，地球公轉(zhuǎn)運(yùn)動圖可從以下三個(gè)方面進(jìn)行判讀：(1)公轉(zhuǎn)方向的推斷：依據(jù)公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)的方向一樣及從北極俯視呈逆時(shí)針方向，從南極俯視呈順時(shí)針方向，可推斷地球公轉(zhuǎn)方向。(2)二至日的推斷：依據(jù)地軸和太陽的關(guān)系可推斷，地軸北端傾向太陽(或地軸南端偏離太陽)為夏至日；反之，則為冬至日。(3)近日點(diǎn)、遠(yuǎn)日點(diǎn)的推斷：依據(jù)二至日和地球位于公轉(zhuǎn)軌道近、遠(yuǎn)日點(diǎn)的時(shí)間，可推斷夏至日地球位于遠(yuǎn)日點(diǎn)旁邊，冬至日地球位于近日點(diǎn)旁邊。2．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)動方向地球運(yùn)動的方向不變，總是自西向東3.黃赤交角的影響引起太陽直射點(diǎn)在南、北回來線之間的周期性來回運(yùn)動，其運(yùn)動周期為365日5時(shí)48分46秒，叫作1回來年。太陽直射點(diǎn)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應(yīng)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(yīng)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(yīng)經(jīng)過地心，即太陽光線與圖中E′F平行。]正午太陽高度角的變更在我國，無論是城市還是農(nóng)村，運(yùn)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(yáng)了自己的太陽能熱水器設(shè)計(jì)的是黃金角度，安裝后可以大大提高太陽能的利用率。小明的父母聽了廣告宣揚(yáng)便購買了一臺，小明卻說，這個(gè)太陽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)變更的，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)你能說出北京正午太陽高度的年變更規(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。[歸納提升]1．太陽高度與正午太陽高度(1)太陽高度太陽光線與地面所成的夾角稱為太陽高度角，簡稱太陽高度。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°。(2)正午太陽高度：一日內(nèi)最大的太陽高度就是正午太陽高度，即當(dāng)?shù)氐胤綍r(shí)12時(shí)的太陽高度。太陽高度的日變更是由地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動產(chǎn)生的，而正午太陽高度的年變更是由地球公轉(zhuǎn)運(yùn)動產(chǎn)生的。2．正午太陽高度的變更(1)正午太陽高度的緯度變更規(guī)律同一緯度，正午太陽高度相同。同一時(shí)刻從太陽直射緯度向南北兩側(cè)遞減。(2)正午太陽高度的季節(jié)變更同一地點(diǎn)，正午太陽高度的大小隨季節(jié)而變更。如下圖所示：(3)正午太陽高度的計(jì)算某地正午太陽高度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)氐乩砭暥龋臑橹鄙潼c(diǎn)的緯度。|φ±δ|為某地緯度與直射點(diǎn)緯度的差值。2．讀世界上四地年內(nèi)正午太陽高度變更及方向簡圖，回答(1)～(2)題。(1)在四地樓房建設(shè)中，樓間距最小的為()A．① B．②C．③ D．④(2)在②地，為充分利用太陽能，正午太陽高度角最小時(shí)太陽能熱水器集熱板與地面的夾角約為()A．23°26′ B．66°34′C．46°52′ D．45°(1)A(2)C[第(1)題，為了充分采光，樓間距的大小與該地一年中的最小正午太陽高度有關(guān)，從圖中可以推斷出四地中①地的最小正午太陽高度最大，④地最小，由此可推斷出①地的樓間距最小，④地的樓間距最大。第(2)題，從圖中可以看出②地一年內(nèi)正午太陽高度最小時(shí)約為43°08′。依據(jù)相關(guān)公式，可計(jì)算出太陽能熱水器集熱板與地面的夾角約為46°52′。]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(shí)，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(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，在四地中緯度最高的是()A．甲 B．乙C．丙 D．丁[素養(yǎng)立意]本題組通過城市住宅小區(qū)規(guī)劃時(shí)對采光條件的要求，考查了正午太陽高度變更規(guī)律的實(shí)際應(yīng)用。(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(dá)一年中最長，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，四地中，甲地冬至日正午太陽高度角最小，因此緯度最高。]題組1太陽直射點(diǎn)的回來運(yùn)動世界女排聯(lián)賽總決賽于2019年7月3日至7月7日在南京奧體中心實(shí)行，下圖示意地球公轉(zhuǎn)軌道位置，讀圖，完成1～2題。1．本次世界女排聯(lián)賽總決賽期間，地球在公轉(zhuǎn)軌道上的位置接近圖中的()A．① B．②C．③ D．④2．7月7日在南京奧體中心爭奪本屆世界女排聯(lián)賽總決賽冠軍，關(guān)于該日太陽直射點(diǎn)所在半球、移動方向和地球公轉(zhuǎn)速度的描述正確的是()A．北半球北移較快B．南半球北移較快C．北半球南移較慢D．南半球南移較慢1．B2.C[第1題，7月3日至7月7日，地球位于夏至日(遠(yuǎn)日點(diǎn))旁邊，為圖中②旁邊。第2題，7月7日，太陽直射點(diǎn)位于北半球且向南移黃赤交角是產(chǎn)生四季的緣由。黃赤交角并非固定不變，現(xiàn)在約為23°26′，最大時(shí)可達(dá)24.24°，最小時(shí)為22.1°，變動周期約4萬年。讀黃赤交角變動時(shí)回來線和極圈的變動示意圖，回答3～4題。3．(易錯(cuò)題)黃赤交角為24.24°時(shí)()A．熱帶的范圍比現(xiàn)在小B．溫帶的范圍比現(xiàn)在小C．寒帶的范圍比現(xiàn)在小D．極晝和極夜出現(xiàn)的范圍比現(xiàn)在小4．地球上的太陽直射點(diǎn)()①移動周期約4萬年②隨著季節(jié)的變更而變更③在南、北回來線之間來回移動④最低緯度為22.1°A．①② B．①④C．②③ D．③④3．B4.C[第3題，當(dāng)黃赤交角為24.24°時(shí)，即黃赤交角變大時(shí)，回來線度數(shù)增大，極圈度數(shù)減小，回來線與極圈之間(溫帶地區(qū))范圍縮小，故B正確；南、北回來線之間(熱帶地區(qū))范圍擴(kuò)大，故A錯(cuò)；極圈與極點(diǎn)之間(寒帶地區(qū))范圍擴(kuò)大，故C錯(cuò)；地球上存在極晝和極夜的范圍擴(kuò)大，故D錯(cuò)。本題易出錯(cuò)的緣由主要是沒有正確駕馭黃赤交角與回來線、極圈的度數(shù)關(guān)系。第4題，黃赤交角是產(chǎn)生四季的緣由，同時(shí)也影響太陽直射點(diǎn)的移動范圍，即太陽直射點(diǎn)的緯度位置隨季節(jié)變更而變更，呈現(xiàn)出在南、北回來線之間的周年移動規(guī)律，②③正確；太陽直射點(diǎn)移動的周期是一個(gè)回來年，4萬年是黃赤交角的變動周期，①錯(cuò)；太陽直射點(diǎn)最低的緯度應(yīng)是赤道，即0°，④錯(cuò)。]題組2正午太陽高度角的變更下圖為6月22日與12月22日地球表面四地正午太陽高度。讀圖，回答5～6題。5．四地按地球自轉(zhuǎn)線速度由大到小排列，依次是()A．甲、乙、丙、丁 B．乙、丙、丁、甲C．丙、丁、甲、乙 D．丁、甲、乙、丙6．四地自北向南排列，依次是()A．甲、乙、丙、丁 B．甲、丙、丁、乙C．丁、乙、丙、甲 D．甲、丙、乙、丁5．B6.D[第5題，丙地6月22日正午太陽高度達(dá)90°，應(yīng)位于北回來線上；乙地12月22日正午太陽高度