新鲁教版高中地理选择性必修1第1单元第2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学案

其次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课程标准素养目标任务设定结合实例，说明地球公转运动的地理意义1.通过模拟演示，了解地球公转的特征。(地理实践力)2.理解黄赤交角和太阳直射点的移动规律。(综合思维)3.结合二分二至日太阳照耀地球示意图，理解正午太阳高度的空间和时间分布规律。(综合思维)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。(人地协调观)1.什么是地球的公转？地球公转的方向、周期和速度各有何特点？2.什么是黄赤交角？黄赤交角的存在对太阳直射点有何影响？3.太阳直射点的移动有何规律？4.正午太阳高度角变化的缘由是什么？5.正午太阳高度角的变化规律是什么？一、地球公转的特征1．定义：地球绕太阳运行。2．特征(1)方向：自西向东，箭头表示地球公转方向。(2)轨道：接近正圆的椭圆，太阳位于其中的一个焦点上。(3)周期：365日6时9分10秒，称为1恒星年。(4)速度公转位置时间公转特征近日点1月初速度较快远日点7月初速度较慢[图表点拨]教材第7页图1­2­2，该图展现出：(1)地球自西向东围绕太阳逆时针公转；(2)地球公转轨道为接近正圆的椭圆，太阳位于其中的一个焦点上；(3)随着地球公转，日地距离不断变化，在近日点距太阳14710万km，远日点距太阳15210万km。[微思索]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缘由是什么？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：黄道平面与赤道平面的夹角。(2)图示：黄赤交角(如以下图)。(3)影响：太阳直射点在南、北回归线之间来回移动。[特殊提示]黄赤交角的大小打算了太阳直射点的移动范围；打算了太阳直射点移动的最北界和最南界，即南北回归线；打算了南北回归线、南北极圈的度数。详细如下所示：(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：365日5时48分46秒，叫作1回归年。[图表点拨]教材第8页图1­2­4，该图展现出：(1)地球的公转方向与地球的自转方向全都，为逆时针；(2)二分二至日的位置和时间；地轴北端倾向太阳(或地轴南端偏离太阳)为夏至日，日期是6月22日前后；反之为冬至日，日期是12月22日前后。依据地球的公转方向和冬至日或夏至日的位置可以确定出春、秋分日的位置，春分日为3月21日前后，秋分日为9月23日前后；(3)二分二至日太阳直射点的位置：夏至日直射在北半球(北回归线)，冬至日直射在南半球(南回归线)，春、秋分日直射在赤道。推断以下说法的正误。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头向南移动。 ()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：太阳光线与地平面之间的夹角。(2)正午太阳高度：一天中太阳高度最大值消失在正午。2．变化缘由：黄赤交角的存在、太阳直射点的南北移动。3．变化规律(1)纬度分布同一时刻，各地正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。春、秋分日由赤道向南北两侧递减夏至日由北回归线向南北两侧递减冬至日由南回归线向南北两侧递减(2)季节变化节气最大值地区最小值地区夏至北回归线及其以北地区南半球的各纬度地区冬至南回归线及其以南地区北半球的各纬度地区春分、秋分赤道极点[特殊提示]太阳高度与正午太阳高度不同。太阳高度是太阳光线与地面所成的夹角，在一天当中是不断变化的。在晨昏线上的各地太阳高度为0°，昼半球上的各地太阳高度大于0°，夜半球上的各地太阳高度小于0°。太阳高度最大值为90°；正午太阳高度是一日内最大的太阳高度，即当地地方时12时的太阳高度。太阳高度的日变化是由地球自转运动产生的，而正午太阳高度的年变化是由地球公转运动产生的。将二分二至日及其对应的正午太阳高度分布规律连线。黄赤交角及其影响?自然?杂志发表了康斯坦丁·巴特金的一项讨论报告，该报告指出：在地球形成初期，一颗偏离正轨的年轻恒星接近太阳，这颗恒星牵引正在形成之中的地球，最终使地球轨道与太阳轨道之间形成一个倾斜角。这个倾斜角就是黄赤交角，它影响太阳直射的范围，对地球的自然地理环境产生了巨大的影响。问题1(地理实践力)在以下图中标出黄道平面、赤道平面和黄赤交角的数值，用■标注具有太阳直射现象的范围。提示：问题2(地理实践力)在以下图中画出太阳直射点回归运动的曲线图。提示：问题3(综合思维)假设黄赤交角变为24.5°，太阳直射点的范围将会如何变化？提示：太阳直射点在24.5°N～24.5°S之间移动，太阳直射的范围将变大。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“三个根本不变〞。其含义如下：含义一轴两面三角度一轴地轴(自转轴，与赤道平面垂直)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′地轴与黄道平面夹角与黄赤交角互余，为66°34′地轴与赤道平面夹角90°三个根本不变地轴指向地球在公转过程中，地轴的空间指向根本不变，地轴始终指向北极星四周黄赤交角大小黄赤交角的大小根本不变，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.黄赤交角的影响引起太阳直射点在南、北回归线之间的周期性来回运动，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以下图表来表示：位置移动规律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详细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．以下图中，XOY为地轴，MN为赤道，EF、E′F′为回归线，ST、S′T′为极圈。读图，答复(1)～(3)题。(1)目前黄赤交角在图上是()A．∠XOF B．∠TOFC．∠FON D．∠TON(2)假设黄赤交角增大，图中哪些度数将增大()A．∠XON B．EF的纬度C．ST的纬度 D．∠XOF(3)假设此图为北半球夏至日，那么太阳光线与图中哪条线平行()A．MN B．EFC．E′F D．ST(1)C(2)B(3)C[第(1)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(2)题，假设黄赤交角增大，那么南、北回归线的度数增大，即图中EF或E′F′的度数将增大。第(3)题，假设此图为北半球夏至日，那么太阳光线应与ST′(晨昏线)所在平面垂直，太阳直射北回归线，故直射光线还应经过地心，即太阳光线与图中E′F平行。]正午太阳高度角的变化在我国，无论是城市还是农村，使用太阳能热水器的家庭越来越多。某太阳能热水器厂家宣扬自己的太阳能热水器设计的是黄金角度，安装后可以大大提高太阳能的利用率。小明的父母听了广告宣扬便购置了一台，小明却说这个太阳能热水器厂家广告有夸大宣扬的嫌疑。问题1(综合思维)小明的说法有道理吗？为保证太阳能的利用率，影响太阳能安装角度的主要因素是什么？提示：有道理。正午太阳高度是影响太阳能利用的重要因素。正午太阳高度是有纬度和季节变化的，太阳能安装角度主要受季节与纬度等因素的影响。问题2(综合思维)为了更好地利用太阳能，北京与上海的太阳能热水器在安装中，哪个城市集热板地面的倾角应当更大一点，为什么？提示：北京。由于北京纬度高，正午太阳高度角比上海小。问题3(综合思维)你能说出北京正午太阳高度的年变化规律吗？提示：北京位于北回归线以北，其正午太阳高度夏至日最大，冬至日最小，从夏至日到冬至日递减，从冬至日到夏至日递增。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，详细如以下图所示：(2)正午太阳高度的季节变化规律同一地点，正午太阳高度的大小随季节变化而变化。如以下图所示：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)推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eq\o(→,\s\up9(渐渐变短))正午最短eq\o(→,\s\up9(渐渐变长))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(见以下图)，南楼高度为h，该地冬至日正午太阳高度为H，那么最小楼间距L＝h·cotH。(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°(如以下图)。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，在正北方；直射点位于当地以南，在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．太阳能热水器集热板与地面的夹角可调整。为使集热效率到达最高，应保持正午太阳光与集热板垂直，假设当地的正午太阳高度为H，那么集热板与地面的夹角应为90°－H，如以下图所示。读图，答复(1)～(2)题。(1)郑州一年中集热板和地面夹角最大的月份是()A．3月 B．6月C．9月 D．12月(2)同一时间，为使集热效率到达最高，集热板和地面夹角最大的城市是()A．哈尔滨 B．北京C．郑州 D．上海(1)D(2)A[第(1)题，依据图中信息可知，郑州一年中集热板和地面夹角最大的月份是该地正午太阳高度角最小的月份，即冬至日前后。第(2)题，同一时间，为使集热效率到达最高，集热板和地面夹角最大的城市该天正午太阳高度角最小，即纬度最高的地区，结合选项可知，哈尔滨纬度最高。]地理实践力——城市规划中的日照问题随着经济建设的不断深化，我国的城市建设也得到了空前的开展。光照是城市建设在任何时期都必需考虑的一个重要因素。尤其是在城市大型小区的规划方面，建筑的采光更是影响到居民的日常生活。为了更好地保证各楼层都有良好的采光，楼与楼之间应当保持适当距离。以我国为例(见以下图)，南楼高度为h，该地冬至日正午太阳高度为H，那么最小楼间距L为：L＝h·cotH。城市住宅小区规划时，对采光条件有明确的规定。下表反映了我国局部城市住宅地日照间距要求(表中H为住宅楼高度，适用于住宅呈南北朝向的平原地区)。据此答复(1)～(3)题。城市冬至日正午太阳高度日照间距甲24°45′乙40°28′丙35°21′丁26°36′(1)在我国多数城市的居住建筑日照标准中，都以冬至日作为标准日，缘由是()A．冬至日气温低B．冬至日降水多C．冬至日白昼时间最短D．冬至日正午太阳高度最小(2)位于北纬30°的杭州某住宅小区在规划建设两幢楼高均为30m的住宅时，其楼间距应不小于(tan35°≈，tan45°＝1，tan60°≈1.732)()A．35m B．40mC．50m D．55m(3)依据表中信息可推断，四地中纬度最高的是()A．甲 B．乙C．丙 D．丁(1)D(2)B(3)A[第(1)题，我国绝大多数地区位于北回归线以北，每年冬至日这天，正午太阳高度角最小，楼房的影子达一年中最长，因而以冬至日作为标准日。第(2)题，冬至日时，杭州的正午太阳高度H＝90°－(30°＋23°26′)＝36°34′，楼间距＝H/tan36°34′，可以计算出楼间距应不小于40m。第(3)题，表中四地中，甲地冬至日正午太阳高度最小，因此纬度最高。]此题组通过城市住宅小区规划时对采光条件的要求，考查了正午太阳高度变化规律的实际应用，表达了地理学科的地理实践力。课堂小结课堂速记1.地球公转方向为自西向东，周期为365日6时9分10秒，称为1恒星年。月初，地球位于近日点四周，公转速度较快；7月初，地球位于远日点四周，公转速度较慢。3.黄赤交角是23°26′，它的存在使太阳直射点在南、北回归线之间来回移动，运动周期为365日5时48分46秒，叫作1回归年。4.同一时刻，各地正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。5.同一地点，正午太阳高度随季节作有规律的变化。夏至日时，北回归线及其以北地区正午太阳高度到达一年中的最大值；南半球的各纬度地区到达一年中的最小值。题组1地球的公转以下图是地球公转的轨道示意图，图中甲、乙、丙、丁四点将轨道匀称分成四等份。读图，答复1～2题。1．地球在公转轨道上运动所用时间最少的一段是()A．甲→乙 B．乙→丙C．丙→丁 D．丁→甲2．每年的11月11日被称为“光棍节〞，这一天也是网购最集中的日子。此时地球在公转轨道的位置距甲、乙、丙、丁四点最近的是()A．甲点 B．乙点C．丙点 D．丁点1．A[第1题，从图中看出P点表示地球在近日点四周。甲、乙、丙、丁四点将地球公转的轨道匀称分成四等份，依据图中太阳的位置可以判定甲→乙段地球经过近日点，公转速度最快，用时最少。第2题，11月11日在秋分日后大约一个半月，故地球在公转轨道的位置距甲点最近。]题组2太阳直射点的回归运动读甲、乙两图，答复3～4题。甲乙3．以下有关甲、乙两图中时间对应正确的选项是()A．①—c B．②—bC．③—a D．④—b4．太阳直射点从a→b→c→d运动的周期是()A．365日5时48分46秒 B．365日6时9分10秒C．23时56分4秒 D．天3．B[第3题，由图中可以看出A点地轴往右倾斜，应为夏至日，即6月22日前后；依据地球公转方向，可依次推出B、C、D分别是秋分日、冬至日、春分日，②和b都表示从夏至日到秋分日这段时间。第4题，太阳直射点回归运动的周期为一回归年，即365日5时48分4