1、第 4 课时 正午太阳高度目标任务一览情境导入 任务导航2017 课标 2003 课标 教学内容建议太阳能热水器集热面与太阳光线垂直时热效率最高，由于地球公转过程中有黄赤交角的存在，正午太阳高度有季节变化，热水器集热面与地面的夹角最好可调节。那么在我们北半球中纬度地区，一年中调整的角度多大才适宜呢？1.1结合实例，说明地球运动的地理意义。分析地球运动的地理意义。1.分析正午太阳高度的季节变化、纬度变化规律，解释其成因。2.学会正午太阳高度的计算方法。正午太阳高度的变化自主学习阅读教材 P19“正午太阳高度的变化 ”，完成下列问题。1.太阳高度角和太阳视运动(1)太阳高度角太阳光线与地平面之间的
2、夹角，叫做太阳高度角，简称太阳高度(如图甲所示)。一天中太阳高度最大值出现在正午，称为正午太阳高度(如图乙所示)。(2)太阳视运动(二分二至日)图示不同日期的太阳视运动，其共同特点是：太阳东升西落，原因是地球自西向东自转。太阳高度不断变化，正午太阳高度是一天中最大值。尝试判断：A 代表冬至日，B 代表春分、秋分日， C 代表夏至日。判断理由：日出、日落时间和方位；正午太阳高度大小。2.正午太阳高度空间分布规律(1)由图可知，同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点向南北两侧递减。(2)冬至日，太阳直射南回归线，南回归线及其以南地区正午太阳高度达一年中最大值，北半球地区正午太阳高度达一年中最小值。(3
3、)春秋分日，太阳直射赤道，正午太阳高度为 90，两极点正午太阳高度为 0。(4)夏至日，太阳直射北回归线，北极圈内出现极昼现象，北极点的正午太阳高度为 2326，此时南极圈的正午太阳高度为 0。(5)南北回归线之间，每年有两次太阳直射。3.正午太阳高度时间变化规律(1)图中点虚线表示北极点，长虚线的纬度范围是赤道到北回归线之间，实线的纬度范围是赤道到南回归线之间。(2)北极点上春分至秋分正午太阳高度大于 0，出现极昼，其中 夏至日正午太阳高度达到一年中最大，并且极昼范围扩大到整个北极圈以内。秋分至次年春分正午太阳高度小于 0，出现极夜，其中 冬至日极夜范围扩大到整个北极圈以内，南极相反。(3)
4、回归线与赤道之间地区由于有两次直射现象，因此正午太阳高度最大值有两次可以达到 90，并且最小值不低于 4308。合作探究第步：案例探究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.判断日影长短及方向一年内，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，影子日出最长 正午最短 日落最长，且日影方向与太 逐 渐 变 短 逐 渐 变 长 阳方位相反。4.计算楼距一般来说，纬度较低的地区，楼距较近；纬度较高的地区，楼距较远。解
5、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(见下图)，南楼高度为 h，该地冬至日正午太阳高度为 H，则最小楼间距 LhcotH。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h 90(如下图)。第步：名师精讲1.正午太阳高度的空间(纬度)变化规律【规律总结】(1)同线相等规律：同一纬线上正午太阳高度相等。(2)对称规律：以太阳直射点所在纬线为对称轴南北对称的两条纬线，正午太阳高度相等。(3)近大远小规律：距太阳直射点所在纬线越近，正午太阳 高度越大，反之越小。2.太阳高度的时间变化规律 (1)太阳高度的日变化极点上在极昼期间，极点上
6、见到的太阳高度在一天之内是没有变化的，其太阳高度始终等于太阳直射点的纬度非极点地区太阳高度在一天之内是有变化的，一天之内有一个最大值(地方时 12 时) 即当地的正午太阳高度最大【特别提醒】 不同纬度太阳高度的日变化速度不同。太阳高度日变化速度正午太阳高度/当地昼长的一半。(2)正午太阳高度的年变化回归线之间正午太阳高度最大值为 90，每年有两次太阳直射现象，即一年中有两个正午太阳高度最大值回归线上正午太阳高度最大值为 90，一年中只有一次太阳直射现象，即一年中只有一个正午太阳高度最大值回归线至极点之间正午太阳高度最大值小于 90，一年中只有一个正午太阳高度最大值(3)正午太阳高度的年变幅规律
7、南、北回归线之间：纬度越高，正午太阳高度变化幅度越大(由 2326增大至4652)，赤道上为 2326，回归线上为 4652。南回归线至南极圈之间和北回归线至北极圈之间：各纬度正午太阳高度变化幅度相同(均为 4652)。南极圈以南和北极圈以北：纬度越高，正午太阳高度变化幅度越小(由 4652减小至 2326)，极圈上为 4652，极点上为 2326。3.正午太阳高度的计算公式：H90纬度差。注：公式中的 H 为所求的正午太阳高度，纬度差是所求点与太阳直射点之间相差的纬度；若所求点与直射点在同一半球，两点纬度差就是大数减去小数；若直射点与所求点分属不同半球，则为两纬度之和。如上图所示：当太阳直射
8、 B 点(10N)时，A 点(40N) 正午太阳高度是 HA90 90(4010)60；AB 当太阳直射 B 点(10N)时，C 点(2326S)正午太阳高度是 HC90 90BC (102326)5634 。第步：实战演练1.某纬度 的正午太阳高度 H90 | |，其中 为太阳直射点纬度，夏半年取正值，冬半年取负值。下图示意某地北京时间 18 时的太阳位置。据此完成(1)(2)题。(1)该地的经度为( )A.30E B.30W C.60E D.60W(2)该地的纬度可能为( )A.10N B.10S C.50N D.50S解析 第(1)题，从图中可以看出北京时间 18 时太阳位于正南方，此时
9、该地的地方时为 12 时，由此可计算出其经度为 30E。第(2)题，此时该地的正午太阳高度为 45， 10N 和 10S 一年中的最小正午太阳高度都大于 45；该地此时太阳位于正南方，说明太阳直射点位于其南方，由此可判断出该地位于 50N 而不是 50S。答案 (1)A (2)C2.(2016江苏地理) 住宅的环境设计特别关注树种的选择与布局，不同树种对光照与风有不同影响。下图为华北某低碳社区(40N)住宅景观设计示意图。读图回答(1)(2)题。(1)仅考虑阳光与风两种因素，树种与房屋组合最好的设计是( )A. B. C. D.(2)为保证冬季太阳能最佳利用效果，图中热水器安装角度合理的是(
10、)A. B. C. D.解析 第(1)题，图示地区位于华北，一年中正午太阳始终位于南方。根据图中太阳能热水器朝向可知，房子左侧为北，右侧为南。落叶阔叶树夏季遮荫效果好，布局在南侧；冬季，华北地区盛行偏北风，常绿针叶树防风效果好，布局在北侧，故选 C。第(2) 题，冬至日该地(40N)的正午太阳高度为 90(402326)2634 ，太阳能热水器集热板的倾角与当地的太阳高度互余，D 项符合题意。答案 (1)C (2)D提升素养素养一：地理实践力冲着小区楼房间距有 50 m、小区绿化率为 50%的宣传广告，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。岂料两年后开发商改变建筑方案，楼房的
11、间距仅为 30.4 m。为此，该小区的 38 户业主们将开发商告上法庭。恒辉阁商品房楼间距与太阳光照有什么关系？提示：楼间距与太阳光照相关，在太阳高度一定的情况下楼间距的大小会影响到采光条件的好坏。素养二：综合思维我国物权法规定：“建造建筑物，不得违反国家有关工程建设标准，妨碍相邻建筑物的通风、采光和日照。 ”下面为山东省济南市在二分二至日的正午太阳高度示意图(图 1)和两楼之间的最短距离和楼高关系示意图(图 2)。(1)影响建筑物采光和日照的主要因素是什么？(2)图 1 中， 分别表示哪一日期的正午太阳高度？其中，决定济南市楼间距大小的是哪一个？提示：(1)楼高、楼间距和正午太阳高度。(2)
12、表示夏至日， 表示春、秋分日，表示冬至日。其中，决定济南市楼间距的大小。思维导图必背清单1.说出太阳高度角和正午太阳高度角的联系和区别。2.说出正午太阳高度的空间分布规律。3.说出正午太阳高度的时间变化规律。4.说出正午太阳高度的计算方法。5.说出正午太阳高度的常见的应用。 读某日我国四城市正午太阳高度示意图，完成 12 题。1.若四城市为广州、武汉、北京、海口市，则图中分别代表的城市为( )A.海口、武汉、北京、广州B.武汉、北京、广州、海口C.海口、北京、武汉、广州D.广州、武汉、北京、海口2.据图判断，此时我国最有可能处于二十四节气中的( )A.春分 B.夏至C.秋分 D.冬至解析 第
13、1 题，四个城市中，广州、海口可能被太阳直射，若太阳直射海口，则另三个城市正午时太阳均位于正南方。由图可知，城市正午时太阳位于正北方，只能是海口；城市被太阳直射，是广州；武汉的正午太阳高度角大于北京。第 2 题，据上题分析，太阳直射广州北回归线，即为北半球的夏至日。答案 1.A 2.B下图是一游客在列车上拍摄的西藏太阳能发电的景观图片，图中的箭头表示列车行进方向。读图完成 34 题。3.该游客在拍摄图片时，火车的行进方向是( )A.东北 B.东南 C.西北 D.西南4.以下四个城市设计安装太阳能集热板时，水平倾角最大的应该是( )A.上海 B.济南 C.北京 D.长沙解析 第 3 题，西藏太阳
14、能热水器的集热板应该朝向南方，因而可以判断火车向东北方向行驶。第 4 题，北京纬度最高，无论哪一季节正午太阳高度角都要小于其他三城市，因而太阳能集热板水平倾角最大。答案 3.A 4.C圭表是世界上最早的计时器。直立的标杆为表，正南正北方向平放的刻板为圭。用其测量正午表影长度，可确定节气、划分季节和制定历法等。据淮南子天文训记载：日冬至，八尺之修，日中而景丈三尺；日夏至，八尺之景，修径尺五寸(tan 31.60.62；tan 79.405.3；tan 581.6)。据此完成 56 题。5.淮南子天文训中记述的圭表，其位置可能接近( )A.广东省广州市(2306N)B.江西省南昌市(2840N)C
15、.河南省开封市(3435N)D.辽宁省沈阳市(4148N)6.若当地“八尺之修，日中而景五尺” ，则适逢的民族节日是( )A.汉族元宵节(农历正月十五)B.傣族泼水节(公历清明节前后)C.苗族龙舟节(农历五月下旬)D.鄂伦春族篝火节(公历六月下旬)解析 第 5 题，日冬至，八尺之修，日中而景丈三尺，如冬至该地正午太阳高度为 ，则可知 tan8/130.62，对照材料可知，冬至日该地正午太阳高度为31.6，冬至日太阳直射在南回归线上，则可以算出该地纬度为58.423.535.9 ，结合选项，其位置可能接近河南省开封市。第 6 题，若当地“八尺之修，日中而景五尺” ，这可知此日正午太阳高度为 58
16、，根据上题计算出该地纬度为 35.9N，这可知该日太阳直射点纬度为 3.9，即为春分 3 月 21日之后一段时间，结合四个选项，则适逢的民族节日是清明节前后的傣族泼水节。答案 5.C 6.B课后作业一、选择题1.(2016上海地理) 北京(40N) 某中学高中生开展地理课外活动，在连续三个月内三次测量正午太阳高度角，获得测量的数据(见下表)。三次测量中，其中一次测量的当天，正值( )第一次 第二次 第三次60 50 40A.春分日 B.夏至日C.秋分日 D.冬至日解析 第一次测量时，太阳直射北半球，第二次测量时太阳直射赤道，第三次测量时太阳直射点在南半球，说明第二次测量时是当地的秋分日。答案
17、C2017 年 6 月 21 日，太阳直射北回归线。读下图完成 23 题。2.甲、乙、丙、丁四条曲线中表示该日北京太阳视运动路线的是( )A.甲曲线 B.乙曲线C.丙曲线 D.丁曲线3.下列有关北回归线的说法，正确的是( )A.北回归线不是一成不变的B.北回归线的纬度数值与黄赤交角度数互余C.若黄赤交角度数变大，则北回归线向南移动D.太阳直射北回归线时，全球各地昼夜平分解析 第 2 题，北半球夏至日时，北京昼长夜短，日出时间早于 6 点，但不可能出现极昼现象。第 3 题，北回归线的纬度数值等于黄赤交角的度数，所以北回归线随黄赤交角的变化而变化，黄赤交角目前认为是 2326，但并不是一成不变的，
18、黄赤交角每年都会缓慢变动；黄赤交角度数变大，北回归线向北移动；只有当太阳直射赤道时，全球各地昼夜平分。答案 2.C 3.A(2018济宁高一检测) 下图为北京市某楼房朝南窗户的正午阳光照射情况(S 是阳光照射在室内的面积)。据此完成 45 题。4.S 达一年中最大值的日期为( )A.春分日 B.夏至日C.秋分日 D.冬至日5.当 S 达一年中最小值时( )A.地球的公转速度逐渐加快B.地球在公转轨道上位于远日点附近C.该地傍晚旗杆影子朝向东北D.北京气温达到一年中最高解析 第 4 题，正午太阳高度越小，照进室内阳光面积越大，北京冬至日正午太阳高度达一年中最小。第 5 题，S 达最小值，即夏至日
19、，地球公转速度逐渐变慢；远日点是 7 月初，故此时，地球位于远日点附近；北京市位于北半球，夏至日日出东北，日落西北，下午旗杆影子应朝向东南；北京气温一般在 7 月份最高。答案 4.D 5.B某开发商分别在北京(约 40N)和福州(约 26N)开发了两个楼盘。两地各有朝向和楼高相同的户型结构如下图(甲图)所示。读图完成 67 题。6.若福州楼盘每层 2.8 m 共 20 层，南北楼距为 28 m。乙图栋 10 层住户一年中正午不能直接获得太阳照射的时间最接近( )A.11 个月 B.9 个月C.7 个月 D.3 个月7.在上级部门对两地小区楼盘规划设计图(乙图)审批时，几乎相同的设计在北京却没有
20、通过，被要求修改。最终修改的方案可能是( )A.降低南侧楼房的高度B.缩小南北楼的楼间距C.扩大东西楼的楼间距D.降低北侧楼房的高度解析 第 6 题，根据题意可知，乙图栋 10 层只要正午太阳高度低于 45，就不能直接获得太阳照射，根据 H90纬度差，可计算出太阳直射点位于 19S附近，最接近的时间是 3 个月。第 7 题，北京正午太阳高度小，考虑采光条件，尽量减少南楼对北楼太阳光线的遮挡，应降低南侧楼房高度。答案 6.D 7.A(2018钦州高一检测) 下图为北半球某地某日太阳高度变化图。读图回答 89题。8.下列叙述正确的是( )A.此日该地昼长为 16 个小时B.该日过后，太阳直射点将向
21、北移动C.该地地方时与北京时间相差 10 个小时D.北京时间 12 点时该地太阳高度达最大值9.该地的时区是( )A.东二区 B.西二区C.东四区 D.西四区解析 第 8 题，由图示可知，北京时间 816 时为当地的夜晚，所以其昼长为16 个小时。北京时间 24 时，当地太阳高度达最大值，说明当地的地方时为 12时，所以两地相差 12 个小时。不知当地的昼长是否达到最大值，因此无法判断太阳直射点的移动方向。第 9 题，两地相差 12 个小时，北京时间为东八区区时，所以该地位于西四区。答案 8.A 9.D福建某中学研究性学习小组，设计了可调节窗户遮阳板，实现教室良好的遮阳与采光。下图示意遮阳板设
22、计原理，据此回答 1011 题。10.遮阳板收起，室内正午太阳光照面积达一年最大值时( )A.全球昼夜平分B.北半球为夏季C.太阳直射 20SD.南极圈以南地区极昼11.济南某中学生借鉴这一设计，若两地窗户大小形状相同，则应做的调整是( )安装高度不变，加长遮阳板 安装高度不变，缩短遮阳板 遮阳板长度不变，降低安装高度 遮阳板长度不变，升高安装高度A. B. C. D.解析 第 10 题，遮阳板收起时室内正午太阳光照面积最大，说明当地正午太阳高度最小，而福建位于北回归线以北地区，对应的时间应该是北半球冬至日，此时太阳直射在南回归线上，南极圈及其以南地区出现极昼。第 11 题，济南的位置较福建更
23、偏北，正午太阳高度更小，若要起到遮阳及加强采光的效果，只有加长遮阳板(高度不变) 或降低安装高度(遮阳板长度不变)。答案 10.D 11.A二、综合题12.(2018济宁高一检测) 2017 年中国太阳能电池板装机量达到全球的四分之一，成为太阳能发电量最大的国家。下图示意某太阳能发电场(40N，95E)景观及太阳能电池板工作原理，据此完成下列要求。为了获得最大的太阳光照，太阳能电池板设计了水平转轴和竖直转轴，水平转轴是使太阳能电池板一日内始终面向太阳，竖直转轴是使太阳能电池板一年中每天正午时始终垂直于太阳光线。(1)该地一年中，水平转轴转幅最大的一天是_；一年中太阳能电池板与地面的最大夹角为_
24、。(2)当正午太阳能电池板与地面夹角为一年中最小时，对应下列光照图中的_。(3)A 图中太阳直射点的地理坐标是_， C 图中正午太阳高度随纬度的变化规律是_。(4)一天中太阳能电池板接受光照最强时，北京时间为_。解析 第(1)题，夏至日，太阳直射北半球，日出东北，日落西北，是该地一年中太阳方位水平转轴最大的一天。一年中正午太阳高度最小是冬至日，此日太阳能电池板与地面夹角最大，太阳能电池板与水平面的最大夹角为该地纬度与冬至日直射纬度的差值。第(2)题，一年中正午太阳高度最大是夏至日，此日太阳能电池板与地面夹角最小。第(3)题，直射点坐标从图中可以找出来，正午太阳高度纬度变化规律是从直射点所在纬线
25、向南北两侧递减。第(4)题，考查地方时运算。答案 (1)6 月 22 日 6326(2)A(3)2326N，30E 由南回归线向南北两侧递减(4)13：4013.(2018九江高一检测) 九江之最 胜利碑，可以俯瞰整个九江市 (116E，30N)，是为纪念九江抗洪抢险胜利而建。某日，九江市某中学地理兴趣小组利用正午太阳高度对胜利碑高度进行了测量。正午时刻测得阳光与地平面夹角为 45(如下图)。根据图文信息，结合所学知识回答下列问题。(1)兴趣小组测量正午太阳高度应选择在北京时间_，当日九江市昼夜长短情况是_。(2)测量正午太阳高度时，太阳直射点地理坐标是(_，_)。此时，胜利碑的影子朝向_方。(3)图中胜利碑的高度约为_米。解析 第(1)题，测量正午太阳高度应在九江当地地方时 12 时，根据该地与北京时间所在 120E 的经度差可以推算出来。可计算出该日的太阳直射点纬度为15S，故该日九江市昼短夜长。第 (2)题，结合上问，可知太阳直射点的位置。正午太阳位于九江的正南方，故影子朝向正北。第(3)题，正午时刻测得阳光与地平面夹角为 45，结合直角三角形的性质可推出胜利碑的高度。答案 (1)12： 16 昼短夜长 (2)15S 116E 北(3)200.6
