资源简介

(共40张PPT)
【导入导学】
日晷，本义是指太阳的影子。现代的“日晷”指的是人类古代利用日影测得时刻的一种计时仪器，又称“日规”。通常由晷针（表）和晷面（带刻度的表座）组成。利用日晷计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明，这项发明被人类沿用达几千年之久。
【情景材料】
日晷计时的原理是什么？一天，一年影子长短的变化怎样？请您说一说。
【问题】
古代计时仪器——日晷
第一章 地 球 的 运 动
第二节地球公转的地理意义
【课标要求】
结合实例，说明地球运动的地理意义。
1、人地协调观:①根据昼夜长短调节作息时间；
②结合正午太阳高度,指导太阳能热水器的安装布局及楼间距。
2、综合思维:昼夜长规和正午太阳高度的时空变化规律。
3、区域认知:不同区域昼夜长短和正午太阳高度的比较、五带的划分。
4、地理实践力:调查当地居民住宅朝向特点，楼间距特点并分析原因。
【核心素养】
1、理解正午太阳高度角的变化规律，及其与太阳直射点移动的关系；
2、掌握正午太阳高度角计算并用正午太阳高度的变化处理楼间距问题、太阳能热水器问题；
3、掌握四季和五带的划分。
【学习目标】
北半球节气 达最大值的地区 达最小值的地区
夏至 及其以北各纬度 各纬度
冬至 及其以南各纬度 各纬度
春、秋分 赤道 南北两极点
2.正午太阳高度
(1)太阳高度和正午太阳高度
太阳光线与地平面之间的夹角，叫做 ，简称太阳高度。一天中太阳高度最大值出现在正午，称为 。
(2)正午太阳高度的纬度变化规律：
正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向 递减。
(3)正午太阳高度的季节变化规律
【自主学习】阅读P10—11教材内容及图片，完成下列自主学习内容。
正午太阳高度
南北两侧
北回归线
太阳高度角
南半球
南回归线
北半球
【主题探究】——正午太阳高度的变化
　有一家太阳能热水器厂家宣传自己的太阳能热水器设计采用的是黄金角度，安装后可以大大提高太阳能的利用率。下图为太阳能热水器工作原理图。
(1)该厂家是否存在夸大宣传？请说明理由。
理由：
因正午太阳高度H随季节、纬度而变化，所以热水器的安装倾角也不是固定的。
为提高太阳能热水器的热能利用效率，厂家可设计一种能调节太阳能集热板倾角的支架，根据季节的变化做出适当调整，尽量使集热板与正午太阳光垂直。
(2)请给太阳能热水器生产厂家在设计上提出合理化的建议。
存在夸大宣传。
要保证太阳能热水器的集热效率，就要使集热板与正午太阳光垂直，也就是集热板的倾角与正午太阳高度互余(如图)。
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二、正午太阳高度的变化
1.太阳高度的概念：
在一天当中，由日出至正午太阳高度增加，正午至日落太阳高度减小，不同地区太阳高度的日变化。
太阳光线与地面所成的夹角为太阳高度。
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二、正午太阳高度的变化
2.正午太阳高度
①某地的太阳高度一天中达到最大； ②当地地方时为12：00；
③太阳位于一天中最南或最北(极夜地区除外) ④物影最短时的太阳高度。
地方时为12时的太阳光线与地面所成的夹角为太阳高度。
(1)概念：
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二、正午太阳高度的变化
2.正午太阳高度
由于黄赤交角的存在，导致太阳直射点的南北移动。
(2)变化原因：
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二、正午太阳高度的变化
2.正午太阳高度
(3)正午太阳高度的计算：
正午太阳高度H=90°－纬度差
以北半球 B点的地理纬度为例：
图1北半球夏半年：∠M1=φ（当地纬度）- δ（太阳直射点纬度）
H=90° －（φ-δ）
M1
图2北半球冬半年：∠M2=φ（当地纬度）+ δ（太阳直射点纬度）
H=90° －（φ + δ）
M2
【例题解析】——正午太阳高度的计算
　 如图所示，太阳直射10°N，A地(42°N)、B地(23°26′N)、C地(23°26′S)三地的正午太阳高度分别为90°减三地与太阳直射点的纬度差(a、b、c)。
①A地正午太阳高度＝90°－a＝90°－(42°－10°)＝58°
②B地正午太阳高度＝90°－b＝90°－(23°26′－10°)＝76°34′
③C地正午太阳高度＝90°－c＝90°－(23°26′＋10°)＝56°34′
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二、正午太阳高度的变化
2.正午太阳高度
①正午太阳高度的纬度变化规律：
同一时刻，正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。
(4)正午太阳高度变化规律：
23°26′N
春分
夏至
秋分
冬至
次年春分
23°26′S
0°
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二、正午太阳高度的变化
2.正午太阳高度
Ⅰ.正午太阳高度的纬度变化规律： （同一时间，不同纬度）——静态
同一时刻，正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。
(4)正午太阳高度变化规律：
①夏至日：正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减，如图中c折线所示。
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二、正午太阳高度的变化
2.正午太阳高度
Ⅰ.正午太阳高度的纬度变化规律： （同一时间，不同纬度）——静态
同一时刻，正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。
(4)正午太阳高度变化规律：
②冬至日：正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减，如图中a折线所示。
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二、正午太阳高度的变化
2.正午太阳高度
Ⅰ.正午太阳高度的纬度变化规律： （同一时间，不同纬度）——静态
同一时刻，正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。
(4)正午太阳高度变化规律：
③春、秋分日：正午太阳高度由赤道向南北两侧递减，如图中b折线所示。
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二、正午太阳高度的变化
2.正午太阳高度
Ⅰ.正午太阳高度的纬度变化规律： （同一时间，不同纬度）——静态
同一时刻，正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。
(4)正午太阳高度变化规律：
④同线相等规律：（不同时刻，同一纬度）——静态
同一纬线上，正午太阳高度相等。
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二、正午太阳高度的变化
2.正午太阳高度
Ⅰ.正午太阳高度的纬度变化规律： （同一时间，不同纬度）——静态
同一时刻，正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。
(4)正午太阳高度变化规律：
⑤对称规律：（同一时刻，不同纬度）——静态
以直射点所在纬线为对称轴呈南北对称的两条纬线，正午太阳高度相等。
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二、正午太阳高度的变化
2.正午太阳高度
Ⅱ.正午太阳高度的季节变化规律：
(4)正午太阳高度变化规律：
同一地点，不同季节，离太阳直射点越近,正午太阳高度越大。
来增去减:太阳直射点向本地所在纬线移来，则本地正午太阳高度增大；移去则减小。
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二、正午太阳高度的变化
2.正午太阳高度
Ⅱ.正午太阳高度的季节变化规律：
(4)正午太阳高度变化规律：
①夏至日：北回归线及其以北地区正午太阳高度达一年最大；
整个南半球则都达一年最小
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二、正午太阳高度的变化
2.正午太阳高度
Ⅱ.正午太阳高度的季节变化规律：
(4)正午太阳高度变化规律：
②冬至日：南回归线及其以南地区正午太阳高度达一年最大；
整个北半球则都达一年最小。
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二、正午太阳高度的变化
2.正午太阳高度
Ⅲ.正午太阳高度的年变化规律：
(4)正午太阳高度变化规律：
①南、北回归线之间：
H的年变化值由赤道向南北两侧逐渐增大,纬度越高，正午太阳高度变化幅度越大(由23°26′增大至46°52′)，赤道上为23°26′，回归线上为46°52′。
②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46°52′)。
③南极圈以南和北极圈以北：
H年变化值由极圈向极点逐渐减小，纬度越高，正午太阳高度变化幅度越小(由46°52′减小至23°26′)，极圈上为46°52′，极点上为23°26′。
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二、正午太阳高度的变化
2.正午太阳高度
Ⅳ.太阳高度的日变化：
(4)正午太阳高度变化规律：
①极昼区(极点上)：由于太阳周日圈始终平行于地平圈，故一天中的太阳高度没有变化，始终等于该日太阳直射点的纬度数(h° =太阳直射点纬度值)，因而不存在升落方位问题。极点上的太阳高度一天不变，且等于太阳直射点的纬度数。
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二、正午太阳高度的变化
2.正午太阳高度
Ⅳ.太阳高度的日变化：
(4)正午太阳高度变化规律：
②刚好出现极昼的地区：纬线上各地，日出和日落时太阳高度为0°，正午时太阳高度最大，大小为2倍的太阳直射点的纬度数。（例如南北极圈上刚好出现极昼，图甲和图乙）
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二、正午太阳高度的变化
2.正午太阳高度
Ⅳ.太阳高度的日变化：
(4)正午太阳高度变化规律：
③出现极昼多时的地区(除极点和刚好出现极昼区)：纬线上各地外，各地太阳高度均在0°以上，且0时最小(如下图h°1)，12时最大(如下图h°2)。
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二、正午太阳高度的变化
2.正午太阳高度
Ⅳ.太阳高度的日变化：
(4)正午太阳高度变化规律：
④无极昼和极夜区：日出和日落时最小为0°，当地12时最大，大小与太阳直射点的纬度数互余。如下图赤道上。
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二、正午太阳高度的变化
3.正午太阳高度在生产生活中的应用：
(1)确定地方时
当某地太阳高度达一天中最大值时日影最短，地方时是12时。
(2)确定房屋的朝向
为了获得更充足的太阳光照，确定房屋的朝向与正午太阳所在位置有关。
①在北回归线以北地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；
②在南回归线以南地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。
(3)确定当地的地理纬度
纬度差多少度，正午太阳高度就差多少度。
根据某地某日(二分二至日)正午太阳高度，可判断该地区纬度大小。
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二、正午太阳高度的变化
3.正午太阳高度在生产生活中的应用：
(4)判断日影长短及方向
太阳直射点上，物体的影子缩短为0；正午太阳高度越大，日影越短；
反之，日影越长。正午是一天中日影最短的时刻。
①日影永远朝向背离太阳的方向，北回归线以北的地区，正午的日影全年朝向正北(北极点除外)，冬至日日影最长，夏至日最短；
②南回归线以南的地区，正午的日影全年朝向正南(南极点除外)，夏至日日影最长，冬至日最短；
③南北回归线之间的地区，正午日影夏至日朝向正南，冬至日朝向正北；直射时日影最短(等于0)。
【高考真题】　
【2014·课标Ⅰ】太阳能光热电站(下图)通过数以十万计的反光板聚焦太阳能，给高塔顶端的锅炉加热，产生蒸汽，驱动发电机发电。据此完成下题。
3.若在北回归线上建一太阳能光热电站，其高塔正午影长与塔高的比值为P，则(　)
A．春、秋分日P＝0 B．夏至日P＝1 C．全年P<1 D．冬至日P>1
3.D. 解析 本题考查正午太阳高度的应用。
由题干可知，塔身正午影长与塔高的比值为P，北回归线上夏至日的正午太阳高度为90°，塔身影长为0，所以P＝0；
春、秋分日太阳直射赤道，北回归线上高塔正午影长不为0，P值不为0；
冬至日北回归线的正午太阳高度达一年中最小值，为90°－(23°26′＋23°26′)＝90°－46°52′＝43°08′，影长大于塔高，P大于1。
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二、正午太阳高度的变化
3.正午太阳高度在生产生活中的应用：
(5)判断山地自然带在南坡和北坡的分布高度
一般情况下，由于阳坡正午太阳高度大，得到的光热多，阴坡得到的太阳光热少，因此在相同高度，阳坡温度较高，阴坡温度较低，从而影响到自然带在阳坡和阴坡的分布高度。
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二、正午太阳高度的变化
3.正午太阳高度在生产生活中的应用：
(6)确定楼距、楼高
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L为：
cotH= L/h L＝hcotH
【素养提升】　
广东茂名市区(约21.5°N)的陈明准备在某楼盘买房，该楼东西延伸，每户南北均有阳台；两栋楼的楼高均是51米，楼层高3米，楼间距30米(如下左图所示)，有一地面停车场(车位布置如下右图)。据此完成下列各题。
1.如果想在整个冬季正午室内都能晒到太阳，陈明至少买到二栋的楼层为(　　)
A.6楼 B.8楼 C.10楼 D.12楼
2.已知停车场长度与楼房长度一致，陈明还想在停车场买个车位，现在只有甲、乙、丙、丁四个车位，如果想减少夏天车被晒的时间，最好选择(　　)
A.甲车位 B.乙车位 C.丙车位 D.丁车位
【素养提升】　
广东茂名市区(约21.5°N)的陈明准备在某楼盘买房，该楼东西延伸，每户南北均有阳台；两栋楼的楼高均是51米，楼层高3米，楼间距30米(如下左图所示)，有一地面停车场(车位布置如下右图)。据此完成下列各题。
1. B 解析
该地位于北半球，前楼正午影子最长的时间即是该地正午太阳高度最小时。冬至日该地正午太阳高度最小，约为45°，由于南楼阻挡，北楼太阳照不到的高度约21米，楼层高3米，约7层，所以冬至日正午可以被太阳照到的楼层最低是8楼。
要想在整个冬季正午室内都能晒到太阳，陈明至少买到二栋的8楼，如图所示。
1.如果想在整个冬季正午室内都能晒到太阳，陈明至少买到二栋的楼层为(　　)
A.6楼 B.8楼 C.10楼 D.12楼
【素养提升】　
广东茂名市区(约21.5°N)的陈明准备在某楼盘买房，该楼东西延伸，每户南北均有阳台；两栋楼的楼高均是51米，楼层高3米，楼间距30米(如下左图所示)，有一地面停车场(车位布置如下右图)。据此完成下列各题。
2.D 解析
该地位于北半球，夏季太阳从东北升起西北落下，停车场最东侧和最西侧受阳光照射时间较长，甲、丙两车位在停车场最西侧，被阳光照射时间较长；
乙、丁两车位在停车场中部，丁车位在南侧，受楼房的遮挡，阳光照射时间更短。
2.已知停车场长度与楼房长度一致，陈明还想在停车场买个车位，现在只有甲、乙、丙、丁四个车位，如果想减少夏天车被晒的时间，最好选择(　　)
A.甲车位 B.乙车位 C.丙车位 D.丁车位
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二、正午太阳高度的变化
3.正午太阳高度在生产生活中的应用：
(7)太阳能热水器的倾角调整
为了更好地利用太阳能，应不断调整太阳能热水器与楼顶平面之间的倾角，使太阳光与受热板成直角。其倾角和正午太阳高度角的关系为：α＋h＝90°
【思维整合】——日出、日落方位与昼夜长短的关系(北半球非极昼区)
时间 二分日 夏半年 冬半年
昼夜长短状况 昼＝夜 昼>夜 昼<夜
日出 时刻(地方时) 6时 早于6时，夏至日最早 晚于6时，冬至日最晚
方位 正东方 东北方 东南方
日落 时刻(地方时) 18时 晚于18时，夏至日最晚 早于18时，冬至日最早
方位 正西方 西北方 西南方
注意：北半球纬度越高，夏半年日出方位和日落方位越偏北；冬半年相反。
极昼地区太阳正北升起、正北落下。
【思维整合】——日影朝向及长短变化的特点
正午日影朝向及长短变化 朝向 正午日影朝向取决于太阳直射点的位置。
太阳直射点以北地区,日影朝北;
太阳直射点以南地区,日影朝南(极夜区域除外)
长短 变化 ①正午日影长度由太阳直射点向南北两侧递增
②太阳直射点处,日影与物体本身重合
日出、日落时日影朝向 春、秋 分日 全球各地(极点除外)日出正东,日落正西。
此时日出时日影朝西,日落时日影朝东
北半球 夏半年 全球各地(极昼极夜区域除外)日出东北,日落西北。
日出时日影朝向西南,日落时日影朝向东南
北半球 冬半年 全球各地(极昼极夜区域除外)日出东南,日落西南。
日出时日影朝向西北,日落时日影朝向东北
变化 规律 以北半球为例,从冬至日至夏至日,随着太阳直射点的北移;
太阳升起和落下的方向逐渐北移,日影朝向逐渐偏南;
从夏至日至冬至日,太阳直射点南移,太阳的升落方向也逐渐南移,日影朝向逐渐偏北
【导入导学】
日晷,又称“日规”, 是我国古代利用日影测得时刻的一种计时仪器。其原理就是利用太阳投射的影子来测定并划分时刻。
1.阳光或晷针投影在我国日晷北侧面上应是夏半年，南侧面上应为冬半年。
2.晷针上端指向北极星，晷针与水平面的夹角即为当地纬度。
3.由于北极星的仰角等于当地地理纬度，故日晷(晷面)与地面的倾角θ＝90°－当地纬度。
春分和秋分时节无法计时此时，太阳运行轨道与赤道和晷面平行，日晷上没有影子，也就无法标示时间。
日晷虽然功能强大，却也有使用限制夜晚和阴雨天无法计时日晷依赖阳光，缺少阳光照射，就无法显示时间。
【素养提升】　
日晷是古代先民利用日影测得时刻的一种计时仪器。日晷依晷面所放位置、摆放角度、使用地区的不同，日晷可分成地平式、赤道式、子午式、卯酉式、立晷等多种，但其设计原理都是相同的(即指针指向北极星或相反方向)。下图示意我国某地日晷计时示意图。
1.日晷的指针投影运行的方向是( )
A.顺时针 B.逆时针 C.南北半球相反 D.正午指向正北
1.C【解析】
日晷的投影运动方向北半球为顺时针，南半球为逆时针，南北半球运动方向相反，正午指针可能指向正北或者正南。
【素养提升】　
日晷是古代先民利用日影测得时刻的一种计时仪器。日晷依晷面所放位置、摆放角度、使用地区的不同，日晷可分成地平式、赤道式、子午式、卯酉式、立晷等多种，但其设计原理都是相同的(即指针指向北极星或相反方向)。下图示意我国某地日晷计时示意图。
2.若该日晷位于北京(40°N)，则晷面与地平面的夹角应接近( )
A.30° B .40° C.50° D.60°
2.C【解析】
晷针指向北极星，则晷针与地平面的夹角为当地的纬度40°。
晷针与晷面垂直，则晷面与地平面的夹角应为90°－40°＝50°。
【素养提升】　
日晷是古代先民利用日影测得时刻的一种计时仪器。日晷依晷面所放位置、摆放角度、使用地区的不同，日晷可分成地平式、赤道式、子午式、卯酉式、立晷等多种，但其设计原理都是相同的(即指针指向北极星或相反方向)。下图示意我国某地日晷计时示意图。
3.若图示时刻北京时间为10时，则该日晷可能位于( )
A.黑龙江省 B.河北省 C.辽宁省 D.新疆维吾尔自治区
3.A【解析】
根据图示中晷针影子的位置可知，图中晷针在晷面上的投影在巳午之间，可以判断此时应为11时，若图示时刻北京时间为10时，则据此计算可知：
当地经度应在135°E左右(中国最东端)，结合选项，该日晷最可能位于黑龙江省。
(1)该职员在9月28日10：00赶到公司办公楼时，太阳在空中什么方位？
(2)该办公楼的影子何时朝向正北方？
(3)若此时只剩下4个停车位(如图所示)，为尽量避免会议期间汽车被太阳照射，最理想的车位应该是哪一个？
【素养提升】　
我国某公司职员于2022年9月28日10：00赶到公司办公楼前，准备参加长约4个小时的工作会议。下图为此时公司露天停车场空余车位和太阳光照状况图。
此时办公楼影子与正北方向呈45°夹角，表明太阳位于当地东南方向天空。
此时办公楼影子与正北方向呈45°夹角，地球自转的角速度为15°/h，因此太阳在天空中自东向西运行的速度也为15°/h，因此大概在午后13：00时其影子朝向正北方。
读图可知，办公楼影子从图示状态逐渐向北、东北方向转动，会议持续时间为4小时，所以为尽量避免会议期间汽车被太阳照射，最理想的车位是①车位。

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