新教材适用2024-2025学年高中地理第1章地球的运动第2节地球运动的地理意义第3课时正午太阳高度的变化四季更替和五带划分学案新人教版选择性必修1

第3课时正午太阳高度的变更、四季更替和五带划分学习目标1．理解正午太阳高度的变更规律及在现实生活中的应用。2．说明四季和五带的形成及其划分方法。核心素养综合思维：通过观测当地正午太阳高度的变更，总结正午太阳高度的变更规律及产生的影响。地理实践力：结合身边的生产、生活现象，运用正午太阳高度的相关理论，说明楼间距、太阳能热水器的安装角度等现实中的实际问题。本节要点1．北(南)回来线及其以北(南)地区夏(冬)至日正午太阳高度最大，冬(夏)至日时最小。南、北回来线之间的地区，直射该地时正午太阳高度最大。2．南、北回来线之间的地区，纬度越高，正午太阳高度变更幅度越大；南(北)回来线至南(北)极圈之间的地区，各纬度正午太阳高度变更幅度相同，为2倍的黄赤交角。3．各地正午时，一天中太阳高度最大，此时地方时是12时。4．太阳能热水器安装角度等于当地纬度与太阳直射纬度的纬度差。5．四季更替最明显的温度带是温带，热带长夏无冬，寒带长冬无夏。一、正午太阳高度的变更1．概念(1)太阳高度(角)：太阳光线与_地平面__的交角。(2)正午太阳高度：一日内最_大__的太阳高度，反映太阳辐射的强弱。2．变更缘由：黄赤交角的存在导致太阳直射点的南北移动。3．变更规律(1)纬度分布春秋分日由赤道向南北两方_降低__夏至日由_北__回来线向南北两方降低冬至日由_南__回来线向南北两方降低(2)季节变更北回来线及其以北纬度带夏至日达最_大__值冬至日达最_小__值南回来线及其以南纬度带夏至日达最小值冬至日达最大值南北回来线之间各地每年太阳直射两次[特殊提示]①同一条纬线上正午太阳高度相同；②与太阳直射点所在纬线纬度差相等的两条纬线上的正午太阳高度相同；③若某地太阳高度为90°，则说明此时该地的地方时为正午12时，该地点为太阳直射点。二、四季更替和五带划分1．四季更替(1)成因(2)划分(以北半球为例)类型范围春季夏季秋季冬季天文四季过渡季节一年内白昼_最长__、正午太阳高度_最高__的季节过渡季节一年内白昼_最短__、正午太阳高度_最低__的季节气候四季3、4、5月_6、7、8__月_9、10、11__月_12、1、2__月2.五带划分(1)划分依据：太阳辐射从低纬度向高纬度呈有规律递减。(2)五带划分[温馨提示]四季和五带都是描述太阳辐射热量在地球上的分布，但是四季描述的是热量在时间上的分布规律，五带描述的是热量在空间上的分布规律。学问点1正午太阳高度的变更材料一冲着小区楼房间距有50m、小区绿化率为50%的宣扬广告，某市一些市民先后购买了位于曹家渡的静安丽舍——恒辉阁商品房。岂料两年后开发商变更建筑方案，楼房的间距仅为30.4m。为此，该小区的38户业主们将开发商告上法庭。材料二我国房地产开发商，为了节约土地投资成本，使楼间距越来越小，很多地区出现了牵手楼，如右图：阅读上述材料，探究以下问题。(1)小区业主为什么这么重视楼间距问题？(2)楼高与楼间距不变的状况下，底层业主们采光条件最差的季节是哪一个？为什么？提示：(1)楼间距与太阳光照相关，在太阳高度肯定的状况下楼间距的大小会影响到采光效果。(2)冬季。冬季正午太阳高度角在四季中最小，前楼的影子最长。1.太阳高度及正午太阳高度(1)太阳高度(角)是指太阳光线与地平面的夹角(如上图)。太阳高度的日变更：日出为0°正午最大日落为0°。(2)正午太阳高度：特指正午时刻的太阳高度，它是一天中最大的太阳高度。2．正午太阳高度的纬度变更正午太阳高度的纬度变更规律：由太阳直射点向南北两方降低。二分二至日的正午太阳高度纬度变更如下图所示。春、秋分日：赤道上正午太阳高度为90°，正午太阳高度的纬度分布表现为由赤道向南北两方降低，南北两极点正午太阳高度为0°。夏至日：正午太阳高度由北回来线向南北两方降低，北极点的正午太阳高度为23°26′。冬至日：正午太阳高度由南回来线向南北两方降低，南极点的正午太阳高度为23°26′。3．正午太阳高度的季节变更同一地点，正午太阳高度随着季节作有规律的变更。其数值具有“来增去减”的特点，即直射点向本地所在纬线移来，则正午太阳高度增大，移去则减小。如下图所示：各纬度变更详细如下：地区最大值最小值北回来线及其以北地区一次最大值(6月22日前后)一次最小值(12月22日前后)南回来线及其以南地区一次最大值(12月22日前后)一次最小值(6月22日前后)南北回来线之间(除赤道外)两次最大值(太阳直射时最大)一次最小值(南半球出现在6月22日前后，北半球出现在12月22日前后)赤道两次最大值(3月21日前后和9月23日前后)两次最小值(6月22日前后和12月22日前后)4.正午太阳高度的计算(1)公式：H＝90°－两点纬度差。(2)说明：H：观测点的正午太阳高度。两点：太阳直射点、观测点。纬度差：若两点同在南半球或北半球，用高纬度减去低纬度；若两点分属于南、北半球，将两点的纬度相加求和。如图所示：当太阳直射B点(10°N)时，A点(30°N)正午太阳高度：HA＝90°－(30°－10°)＝70°当太阳直射B点(10°N)时，C点(23°26′S)正午太阳高度：HC＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′5．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。在北回来线以北地区正午太阳位于南方，因此房屋坐北朝南；在南回来线以南地区正午太阳位于北方，因此房屋坐南朝北。(3)推断日影长短及方向。正午太阳高度越大，日影越短，正午太阳高度越小，日影越长，且日影方向背向太阳。(4)计算楼距。北回来线以北地区建楼房时，为保证一楼全年均有阳光照到，两楼之间的最短距离与楼高的关系如下图所示(H为冬至日当地的正午太阳高度)，L应大于等于h·cotH。(5)计算太阳能热水器安装角度。太阳能热水器的集热板要依据正午太阳高度的季节变更调整角度，集热板与地面之间的夹角应等于当天正午太阳高度的余角。如下图所示，α＋h＝90°时效果最佳。[方法技巧]正午太阳高度的变更幅度(1)赤道地区和南、北两极地区的年正午太阳高度最大差值均为23°26′。(2)0°到南、北纬23°26′之间的地区(或热带地区)，年正午太阳高度最大差值从23°26′增大到46°52′。(3)南、北纬23°26′到南、北纬66°34′之间的地区(或南、北温带)，年正午太阳高度最大差值均为46°52′。(4)南、北纬66°34′至极点之间的地区(或南、北寒带)，年正午太阳高度最大差值从46°52′减小到23°26′。例题1太阳能是目前世界上可开发的最大能源，可以源源不断地加以利用，是最清洁的能源之一，太阳能热水器就是目前人们常见的利用方式之一。下图为龙岩市(约25°N)太阳能热水器安装示意图。据此完成(1)～(2)题。(1)龙岩市冬至日的正午太阳高度是(D)A．18°34′ B．23°26′C．48°26′ D．41°34′(2)从冬至到夏至，龙岩市居民为使太阳能热水器达到最佳集热效果，滑动支架应(D)A．先升后降 B．先降后升C．不断上升 D．不断降低[解析]第(1)题，冬至日太阳直射23°26′S。据材料可知，龙岩市的纬度约25°N，依据正午太阳高度的计算公式：H＝90°－纬度差＝90°－(23°26′＋25°)＝41°34′。第(2)题，据图可知，集热板的倾角与正午太阳高度角互余。结合正午太阳高度的计算公式可推出倾角等于纬度差。因此从冬至到夏至，纬度差越来越小，因此龙岩市居民为使太阳能热水器达到最佳集热效果，滑动支架应不断降低。对点训练❶我国《物权法》指出，住宅间距必需保证北面楼房底层窗台面日照时间不少于1小时(如下图)。据此完成(1)～(2)题。(1)“日照时间不少于1小时”的日期指的是(D)A．春分日 B．夏至日C．秋分日 D．冬至日(2)依据采光要求，下列四个城市相邻同高楼房的间距最宽的应当是(B)A．北京(40°N) B．哈尔滨(45°N)C．广州(23°N) D．台州(29°N)[解析]第(1)题，我国大部分地区在冬至日北面楼房底层最易被南面的楼房遮住太阳光。第(2)题，冬至日时，选项中四个城市越靠北，楼房的影子越长，楼间距就越宽。学问点2四季更替和五带划分“天地有大美而不言，四时有明法而不议，万物有成理而不说。”天地的大美、四时的序列、万物的枯荣，都是自然的伟力所致，非人为所能变更。西方人只有春夏秋冬，中国人却通过观天独创了二十四节气，从惊蛰到芒种，从霜降到大雪，24个如诗如画的名字串起了我们别出心裁的四季。下列的诗句中带给了我们很多浪漫的意境：春至细雨如丝，杨花飘舞；夏则傍流水亭轩，赏芙蓉花开；秋来隔窗听雨，小扇扑萤；冬可踏绵柔雪地，聆暗香遁动。据以上材料，探究以下问题。(1)诗句中描述的季节更替在我国的北方和南方，哪个表现更明显？(2)寒冬腊月，很多东北的老人情愿到海南三亚过冬，主要缘由是什么？提示：(1)在北方更明显。(2)海南三亚纬度较低，属于热带，冬季时气温较高。1.四季和五带的形成2．五带的划分例题2(2024·河北邯郸高一期中)读五带分布图，据此完成(1)～(2)题。(1)下列地区四季变更最明显的是(B)A．热带 B．北温带C．北寒带 D．低纬度地区(2)热带地区(A)A．无极昼极夜现象 B．无太阳直射现象C．气温季节变更大 D．可以看到极光[解析]第(1)题，热带地区终年正午太阳高度大，气温高，全年皆夏，四季变更不明显；寒带地区终年正午太阳高度小，气温低，全年皆冬，四季变更不明显；位于中纬度地区的南北温带，一年中正午太阳高度变更大，气温变更大，因而季节更替最明显。第(2)题，热带地区无极昼极夜现象，有太阳直射现象，终年高温，气温季节变更小，热带地区看不到极光，故选A。对点训练❷我国古代人民依据日月运行位置和天气及动植物生长等自然现象，把一年平分为二十四等份，这就是二十四节气。二十四节气能反映季节的变更，指导农事活动。读二十四节气分布图，据此完成(1)～(2)题。(1)在下列各组节气中，北京的昼长时间最接近的是(C)A．清明、雨水 B．立冬、立秋C．小雪、大寒 D．雨水、处暑(2)由于我国幅员宽阔，不同地区的气候、物候有差异。二十四节气最适用的地区是(B)A．西北地区 B．黄河流域C．东北地区 D．江南丘陵[解析]第(1)题，同一地关于夏至日(或冬至日)对称的两个日期昼长相等。第(2)题，黄河流域是中华民族发祥地，位于暖温带，四季最为分明。策略指导等太阳高度线图的判读方法等太阳高度线图即为昼半球太阳高度相同的点形成的等值线图。其特点(以下图为例)：[信息提取]①太阳高度的数值大小；②太阳高度的最大值与最小值；③太阳高度的分布规律；④太阳高度为零的等值线是晨昏线。[方法总结]①圆心(O)为太阳直射点，同心圆为太阳高度等值线。数值从圆心90°向外围降到0°，最大的圆为晨昏圈。②圆心所在经线地方时为12时，该经线上太阳高度为与其相交的纬线上的正午太阳高度。③晨昏圈上最北点(A)和最南点(B)把晨昏圈分为晨线和昏线。④赤道上昼弧所对的圆心角为180°，即赤道上从晨线到昏线，经度差为180°。考题展示下图为某日某时汕头及周边地区等太阳高度线图。据此完成(1)～(2)题。(1)a地的纬度为(D)A．45°N B．45°46′NC．21°34′N D．68°26′N(2)设b地此日的正午太阳高度为H，c地此刻地方时为T，则下列不等式中，完全正确的一组是(A)A．H>60°，T>13时 B．H<60°，T<13时C．H>60°，T<13时 D．H<60°，T>13时[解析]第(1)题，读图可知，此时太阳直射北回来线，a地的正午太阳高度为45°，依据正午太阳高度计算公式：45°＝90°－(X－23°26′)(X为a地纬度)，可知X＝68°26′N。第(2)题，b地此时太阳高度等于60°，一天中正午太阳高度最大，所以b地正午太阳高度(H)肯定比60°大。c地位于北回来线，汕头和c地的太阳高度相差15°，据经线分布特点可知，地方时差大于1小时，c点更靠东，所以c地此刻地方时T应大于13时。一、单项选择题读某地正午太阳高度年变更折线图。据此完成1～2题。1．依据该地正午太阳高度年变更规律，推断该地点可能位于(D)A．北温带B．南温带C．0°～23°26′N之间D．0°～23°26′S之间2．在图中C处所表示的这一天，该地(B)A．黑夜最短B．正午旗杆的影子最短C．气温最高D．受太阳活动影响剧烈[解析]第1题，该地12月22日前后有两次正午太阳高度达到90°，说明有两次太阳直射。依据正午太阳高度变更规律可以判定该地位于赤道至南回来线之间。第2题，C处表示太阳直射，正午旗杆的影子最短。某地有一幢楼，冬至日正午影长与楼房高度相同。据此完成3～4题。3．该地冬至日正午太阳高度是(D)A．23°26′ B．66°34′C．90° D．45°4．该地的纬度是(D)①23°26′N②21°34′N③25°26′N④68°26′SA．①② B．②③C．③④ D．②④[解析]第3题，依据冬至日正午楼房影长与楼房高度相同，可以计算出当日的正午太阳高度为45°。第4题，依据正午太阳高度的计算公式：H＝90°－|当地纬度±太阳直射点纬度|，可以计算出该地的纬度是21°34′N或68°26′S。(2024·河南郑州重点中学高一月考)下图为我国北京、广州、武汉、哈尔滨四个城市的季节安排示意图。读图据此完成5～6题。5．图示季节安排所属的城市自上而下依次为(D)A．北京、广州、武汉、哈尔滨B．北京、武汉、哈尔滨、广州C．广州、武汉、哈尔滨、北京D．广州、北京、哈尔滨、武汉6．下列关于季节更替的叙述，错误的是(C)A．低纬度地区季节更替不明显B．中纬度地区季节更替明显C．高纬度地区季节更替明显D．季节更替表现为昼夜长短和正午太阳高度的季节变更[解析]第5题，纬度越低的地区得到的太阳辐射越多，热量越足够，夏季时间应越长，故夏季时间由长到短的依次为纬度由低到高的依次，即广州、武汉、北京、哈尔滨，依据题意可知应选D。第6题，低纬