2024-2025学年新教材高中地理第1章地球的运动第2节第1课时公转特征和正午太阳高度的变化教案湘教版选择性必修第一册

PAGE12-第1课时公转特征和正午太阳高度的变更课程标准核心素养目标结合实例，说明地球运动的地理意义1.通过视察地理课件的演示，了解地球公转的轨道形态、方向、周期和速度。通过绘制黄赤交角和太阳直射点移动轨迹示意图，驾驭太阳直射点的移动规律。(地理实践力)2.通过视察模拟动画，比较太阳高度和正午太阳高度，理解正午太阳高度的空间和时间分布规律。(综合思维)3.运用正午太阳高度变更规律说明相关生活实际问题。(地理实践力)一、地球公转1．轨道地球绕太阳运行叫公转，其路径称为公转轨道。2．特点(1)公转轨道：近似正圆的椭圆，太阳位于其中一个焦点上。(2)方向：自西向东，与地球自转方向相同。(3)周期：约为365日6时9分10秒，即一个恒星年。(4)速度：位置公转位置时间公转速度A点近日点1月初较快B点远日点7月初较慢[图表点拨]教材第11页图1—12，该图展示出：(1)地球自转和公转同时进行，方向一样，地轴的空间指向不变。地球公转轨道是一近似正圆的椭圆。(2)二分二至日的日期及地球的位置。二、黄赤交角及其影响1．定义：黄道面与赤道面之间的夹角。2．角度关系：(1)地轴总是与赤道面垂直，地轴与黄道面的夹角约为66.5°，与黄赤交角二者互余。(2)南北回来线的度数＝黄赤交角的度数；南北极圈度数＝90°－黄赤交角度数。3．影响：引起太阳直射点在南北回来线之间来回运动，并且有如下规律：太阳直射点在南北回来线之间来回运动一周须要的时间为365日5时48分46秒，叫作一个回来年。三、正午太阳高度的变更1．太阳高度角(1)概念：太阳光线与地平面之间的夹角(即太阳在当地的仰角)，叫作太阳高度角，简称太阳高度。(2)大小：在太阳直射点上，太阳高度为90°；在晨昏线(圈)上，太阳高度为0°。2．正午太阳高度(1)概念：一天中太阳高度的最大值出现在正午。(2)变更缘由：黄赤交角的存在，太阳直射点的南北移动。(3)变更规律：①纬度分布同一时刻，正午太阳高度由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来线向南北两侧递减冬至日由南回来线向南北两侧递减②季节变更节气最大值地区最小值地区夏至日北回来线及其以北地区南半球各纬度冬至日南回来线及其以南地区北半球各纬度二分日赤道极点(1)地球位于近日点时，北半球是夏季；地球位于远日点时，北半球是冬季。 ()(2)春分日和秋分日的黄赤交角为零。 ()(3)同一日期，地球上正午太阳高度相等的地区都在同一纬线上。 ()(4)夏至日时，北回来线及其以北地区正午太阳高度达到一年中的最大值，达到一年中最小值的纬度范围是南回来线及其以南地区。 ()(5)下列我国节日期间，地球公转速度最快的是 ()A．清明节 B．元旦C．中秋节 D．国庆节[提示](1)×每年1月初，地球处于近日点旁边，为北半球的冬季；7月初，处于远日点旁边，为北半球的夏季。(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而变更。(3)×同一日期，地球上总有两条纬线上的正午太阳高度相等，并以直射纬线为中心南北对称分布。(4)×夏至日时，正午太阳高度达到一年中最小值的纬度范围是南半球。(5)B[四个节日中，元旦时地球距近日点最近，公转速度最快。]黄赤交角及其影响材料一黄赤交角示意图和太阳直射点的移动示意图黄赤交角示意图太阳直射点的移动示意图甲乙材料二英国古文明探讨作家葛瑞姆·汉卡克在《上帝的指纹》中写道：“黄赤交角会发生周期性的变更，这个周期是41000年，交角变更在22.1°到24.5°之间，精确性和可预料性不亚于瑞士钟表。”这个周期变更早在1911年巴黎国际天文历大会上就已经公布了。问题1(综合思维)黄赤交角反映了地球哪两种运动之间的关系？提示：自转运动和公转运动。问题2(综合思维)黄赤交角的大小是恒定不变的吗？其目前是多大？提示：不是，黄赤交角会发生周期性的变更，这个周期是41000年，交角变更在22.1°到24.5°之间，目前约为23.5°。问题3(综合思维)太阳直射的范围与黄赤交角有何关系？若黄赤交角变为24.5°，太阳直射范围将会如何变更？提示：太阳直射的范围相当于黄赤交角的二倍，若黄赤交角变为24.5°，太阳直射范围将变大。eq\a\vs4\al([归纳提升])1．黄赤交角的特点黄赤交角是地球的自转轨道平面和公转轨道平面的夹角，其本质是一个面面角，其在静止和绕日的运动中具有不同的特点，详细如下：(1)静态特征：一轴、两面、三角度特点含义一轴地轴(自转轴，与赤道面垂直)两面黄道面地球公转的轨道面赤道面地球自转的平面，与地轴垂直三角度黄赤交角黄道面与赤道面的夹角约为23.5°地轴与黄道面夹角与黄赤交角互余，约为66.5°地轴与赤道面夹角90°(2)动态特征：两个变、三个基本不变：特点含义体现区域两个变黄道面与赤道面的交线地球的公转过程中地轴与太阳光线的相对位置三个基本不变地轴的空间指向，地轴始终指向北极星旁边黄赤交角的大小，基本保持23.5°地球的运动方向2.黄赤交角的影响(1)确定太阳直射点在南北回来线之间的回来运动，太阳直射点的移动规律如下图所示：(2)确定回来线和极圈的纬度：黄赤交角的度数＝南、北回来线的纬度。极圈的纬度＝90°－黄赤交角的度数。3．黄赤交角变更的影响当黄赤交角变更时，回来线和极圈的度数就发生相应变更，从而引起直射点移动范围和五带范围的变更。其变更规律如下表所示：黄赤交角扩大缩小五带范围热带扩大缩小温带缩小扩大寒带扩大缩小地球公转示意图上四个节气的推断太阳位于地球椭圆公转轨道的中心，如上图所示。此时则须要依据A、C两位置的太阳直射点进行推断，若图中未画出赤道，可先依据赤道与地轴始终垂直画出赤道。可以看出地球在A位置时，太阳直射赤道以南，北半球为冬季，对应节气为冬至；C位置太阳直射赤道以北，北半球为夏季，对应节气为夏至；然后再依据地球公转方向和节气演化次序推断其他位置对应的节气。1．下图是地球赤道与公转轨道的示意图。读图，回答(1)～(3)题。(1)图中能表示黄赤交角的是()A．①B．②C．③D．④(2)当太阳直射点位于图中P点时，北半球的节气应是()A．春分B．夏至C．秋分D．冬至(3)确定南北回来线的度数是依据()A．日地距离 B．黄赤交角C．地球自转周期 D．地球公转速度(1)A(2)B(3)B[第(1)题，黄赤交角是地球自转轨道面(赤道面)和公转轨道面的夹角，从图中看出①表示该夹角。第(2)题，从图中看出，此时太阳直射北回来线，应为北半球夏至日。第(3)题，黄赤交角的度数和回来线的纬度数是相等的，与极圈的纬度数互余。]正午太阳高度的变更材料一我国《物权法》规定：“建立建筑物，不得违反国家有关工程建设标准，阻碍相邻建筑物的通风、采光和日照。”材料二下图为济南在二分二至日的正午太阳高度示意图。问题1(综合思维)材料一中影响建筑物采光和日照的主要因素是什么？提示：正午太阳高度。问题2(综合思维)材料二中，①②③分别表示哪一日期的正午太阳高度？其中，确定济南楼间距大小的是哪一个？这一天，全球正午太阳高度的变更规律是怎样的？提示：①表示夏至日，②表示春、秋分日，③表示冬至日。其中，③确定济南楼间距的大小。冬至日，全球正午太阳高度自南回来线向南北两侧递减。eq\a\vs4\al([归纳提升])1．正午太阳高度的变更规律(1)纬度变更(2)季节变更2．正午太阳高度的计算H＝90°－纬度差。式中H是指正午太阳高度，纬度差指所求地点的纬度与太阳直射点的纬度的差值。纬度差的求法：若两地同在北(南)半球，两地纬度差为大数减去小数；若两地分别属于南北不同半球，两地纬度差为两地的纬度之和。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：在北回来线以北地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；在南回来线以南地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。(3)推断日影长短及方向：太阳高度越大，影子越短，太阳高度越小，影子越长。一天中日影的变更规律是：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位相反。(4)楼房间距问题以北回来线以北地区建房为例，为保证一楼全年均有阳光照到，两楼之间的最短距离L与楼高h的关系如上图所示(H为冬至日当地的正午太阳高度)，L应大于h·cotH。(5)太阳能热水器的角度问题太阳能热水器的集热板要依据正午太阳高度的变更来调整角度，集热板与地面之间的夹角α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。太阳能热水器的安装倾角＝两点纬度差(即当地纬度和太阳直射点纬度的差值)。正午太阳高度(H)的计算方法公式：H＝90°－两点纬度差“两点”指观测点、太阳直射点。若两点同在北(南)半球，两点纬度差为大数减去小数；若两点分属于南北不同半球，两点纬度差为两点的纬度之和。如下图所示：当太阳直射B点(10°N)时，A点(30°N)正午太阳高度是：HA＝90°－(A－B)＝90°－(30°－10°)＝70°当太阳直射B点(10°N)时，C点(23°26′S)正午太阳高度是：HC＝90°－(B＋C)＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′将公式“H＝90°－两点纬度差”移项后为90°－H＝两点纬度差，即：直射点与观测点的正午太阳高度差，等于两点的纬度差。2．读某地正午太阳高度年变更折线图，依据该地正午太阳高度年变更规律，推断该地点可能位于()A．23.5°N～90°N B．23.5°S～90°SC．0°～23.5°N之间 D．0°～23.5°S之间D[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。]3．为了保证肯定时间的光照，须依据日照状况合理配置楼房之间的间距。在下列城市中，理论上楼间距要求最远的城市是()A．石家庄B．哈尔滨C．邯郸D．广州B[纬度越高，正午太阳高度越小，前楼的影子越长，要求楼间距越大，故选哈尔滨。]地理实践力：正午太阳高度的变更与楼间距为了使楼房底层获得足够的太阳光照，一般来说，纬度较低的地区，楼间距较小，纬度较高的地区，楼间距较大。计算楼间距的关键是求出当地冬至日的正午太阳高度。北回来线以北地区建房时，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应满意L≥h·cotH(h为楼高，H为冬至日当地正午太阳高度)。(如图所示)某市(约21.5°N)的小明家打算在某楼盘买房，每栋楼是东西延长，每家南北均有阳台；三栋楼的楼高均是48米，楼层高3米，楼间距如图所示。据此，回答下题。小明家想买其次栋楼上的房子，但小明的爷爷不想买太高楼层，小明自己要求正午室内不要出现晒不到太阳的状况，小明家最好买二栋的()A．2楼 B．7楼C．5楼 D．16楼B[由题目某市(约21.5°N)可知，该地正午太阳高度最小值出现在冬至日，约为45°。依据南楼的楼高为48米，而一栋楼与二栋楼的楼间距为30米可知，冬至日二栋18米以下的楼层会被南楼遮挡，晒不到太阳。再依据楼层高3米，可得出6楼以上光照条件好。又知小明的爷爷不想买太高楼层，7楼既不太高，也可以晒到太阳，故小明家最好选择7楼。][素养立意]随着正午太阳高度的季节变更，物体影长也在发生变更。本题通过楼房的采光，主要考查了正午太阳高度的应用，体现了地理学科的地理实践力。题组1地球公转读地球公转的二分二至日图，回答1～2题。1．图中字母C所代表的节气名称是()A．春分B．秋分C．冬至D．夏至2．下列有关我国国庆节前后太阳直射点和地球公转速度的叙述，正确的是()A．地球公转到A、B之间，且速度减慢B．地球公转到B、C之间，太阳直射点在北半球C．地球公转到C、D之间，且速度渐渐加快D．地球公转到D、A之间，太阳直射点在南半球1．D2.D[第1题，依据太阳直射点的位置推断，A、B、C、D依次为北半球冬至日、春分日、夏至日、秋分日。第2题，我国国庆节(10月1日)地球公转到秋分到冬至之间，太阳直射南半球，且速度在渐渐加快。]题组2黄赤交角及其影响下图是黄赤交角和太阳光照耀地球示意图。读图，回答3～4题。3．关于黄赤交角的叙述，正确的是()①图中角α是黄赤交角②图中角β是黄赤交角③黄赤交角目前度数约为23.5°④黄赤交角目前度数约为66.5°A．①②B．②③C．①③ D．③④4．此时北半球正值()A．春分B．夏至C．秋分 D．冬至3．B4.B[第3题，黄赤交角指的是黄道面和赤道面的夹角，目前的度数约为23.5°。第4题，当太阳直射点位于北回来线时，正值北半球夏至日。]题组3正午太阳高度的变更(生活中的地理)上海市(约31°N)业主李某发觉所购商品房居室里日照时间极短且达不到满窗而向法院起诉退房，法院依据《上海市城市规划管理技术规定》中“受遮挡的居住建筑的居室，________日满窗日照的有效时间不少于连续1小时”的有关规定，责令房产公司退还其各类费用。据此，回答5～6题。5．材料“________日满窗日照的有效时间不少于连续1小时”的指标，你认为以哪一日来确定较为合理()A．春分B．夏至C．秋分D．冬至6．为了达到上述要求，房产公司在建楼时，应使南北楼房有肯定距离。理论上，楼高相同的状况下，北京的楼房间距比上海应宽些，缘由是()A．北京比上海地形困难B．北京比上海正午太阳高度小C．北京比上海年太阳辐射总量少D．北京比上海天气干燥5．D6.B[第5题，上海市位于约31°N旁边，处在北回来线以北，全年阳光不能直射；居住建筑的居室受阳光遮挡的时间与太阳高度有亲密关系，太阳高度越小，受遮挡的时间越长；冬至时，北回来线以北的地方太阳高度最小。第6题，北京的地理纬度比上海的高，太阳高度终年比上海低，所以，房产公司在建楼时，应使南北楼房有肯定距离，理论上，楼高相同的状况下，北京楼房间距比上海应宽些。]教材P11活动1．北半球每年夏半年，地球在公转轨道的远日点一方，公转速度较慢，冬半年，地球在公转轨道的近日点一方，公转速度较快，因此北半球夏半年比冬半年多出7天。2．夏天的燥热和冬天的寒冷