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第11课时　正午太阳高度的变化　四季更替和五带划分
课程标准：结合实例，说明地球运动的地理意义。
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1.结合图示材料，掌握太阳高度角和正午太阳高度的概念和区别。2.通过图像和给定的区域，综合分析正午太阳高度的分布及变化规律，学会计算正午太阳高度。3.正确理解正午太阳高度变化在人类生产、生活中的合理应用。 INCLUDEPICTURE"J273.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\课件\\2025版 创新设计 高考总复习 地理 人教版(鲁京琼……）\\不用\\J273.TIF" \* MERGEFORMATINET
一、正午太阳高度的变化
1.太阳高度角和正午太阳高度
(1)太阳高度角
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(如图甲所示)。在太阳直射点上，太阳高度是90°；在晨昏线(圈)上，太阳高度是0°。
(2)正午太阳高度
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.正午太阳高度的变化规律
(1)请在上图中用折线画出二分二至日正午太阳高度的分布状况。
答案　
(2)纬度变化规律
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；距离太阳直射点所在的纬线越远，正午太阳高度越小，距离越近，则越大。
①夏至日：正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减；北回归线及其以北各纬度正午太阳高度达到一年中的最大值，南半球各纬度正午太阳高度达到一年中的最小值。如图中c折线所示。
②冬至日：正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减；南回归线及其以南各纬度正午太阳高度达到一年中的最大值，北半球各纬度正午太阳高度达到一年中的最小值。如图中a折线所示。
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。
(3)季节变化规律
太阳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。如图所示：
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二、四季更替和五带划分
1.四季更替
(1)成因
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(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月和次年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
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知识链接　
1.太阳高度的日变化规律
(1)极点地区：在极昼期间，极点上的太阳高度在一天内无变化，其太阳高度等于太阳直射点的纬度。如图：直射点纬度＝H1。
(2)非极点地区
2.图示法记忆不同区域的正午太阳高度年变化规律
(1)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。如下图所示。
(2)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，如下图所示。
(3)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，如下图所示。
知识链接　二十四节气图判读
(1)二十四节气
春雨惊春清谷天，
夏满芒夏暑相连。
秋处露秋寒霜降，
冬雪雪冬小大寒。
上半年来六廿一，
下半年是八廿三。
(2)基本规律
①任意相邻的两个节气，时间上相隔约15天。
②相对于夏至或冬至对称的两个节气，太阳直射点大致位于同一纬度。对任何一地，此两天日出日落方位、正午太阳高度、昼夜长短等均相同。如芒种与小暑、立冬与立春。
重点　正午太阳高度及应用
1.正午太阳高度的计算方法
公式：H＝90°－两点纬度差。
说明：“两点”是指所求地点与太阳直射点。两点纬度差的计算遵循“同减异加”原则，即两点同在北(南)半球，则两点纬度“大数减小数”；两点分属南北不同半球，则两点纬度相加。如下图所示：
当太阳直射B点(10°N)时，A点(40°N)正午太阳高度：H＝90°－AB纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。C点(23°26′S)正午太阳高度：H＝90°－BC纬度差＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′。
2.正午太阳高度的年变化幅度
(1)南北回归线之间：纬度越高，正午太阳高度年变化幅度越大(由23°26′增大到46°52′)，赤道上为23°26′，回归线上为46°52′。
(2)回归线与极圈之间：各纬度正午太阳高度年变化幅度相同(均为46°52′)。
(3)极圈以内地区：纬度越高，正午太阳高度年变化幅度越小(由46°52′减小到23°26′)，极圈上为46°52′，极点上为23°26′。
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最大值时，就是一天的正午时刻，此时当地的地方时是12时。
(2)判断所在地区的纬度
当太阳直射点位置一定时，如果知道当地的正午太阳高度，就可以根据“某地与太阳直射点相差多少纬度，正午太阳高度就相差多少度”的规律，求出当地的地理纬度。
(3)确定房屋的朝向
为了获得最充足的太阳光照，各地房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。
①北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南。
②南回归线以南的地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。
(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。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，夏至日日影最短；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，冬至日日影最短；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)。
(5)计算楼间距、楼高
为了保证一楼全年有阳光照到，北回归线以北地区建楼房时，两楼之间的最短距离应大于L＝h·cot H(H：冬至日正午太阳高度)。
(6)计算太阳能热水器的安装角度
如上图所示，集热板与地面之间的夹角和当天正午太阳高度互余，当α＋H＝90°时太阳能热水器使用效果最佳。
[典例] (2023·海南卷)对日影和太阳高度变化的观测可以判断地理位置、地方时等要素。图1为甲地某日日出至日落期间标杆的日影变化示意图，当日影朝正北方向时，标杆长度与其日影长度相等。图2为乙地同一日正午时刻的太阳高度示意图。图中时间均为北京时间。据此完成(1)～(2)题。
(1)当日(　　)
A.甲地昼长夜短 B.乙地昼短夜长
C.甲地昼长大于乙地 D.甲乙两地昼夜等长
(2)甲地位于乙地(　　)
A.东南 B.西南
C.东北 D.西北
第(1)题，信息的获取与解读。观测当日为二分日，甲地、乙地昼夜等长。
第(2)题，逻辑推理。
计算甲地的经度为125°E；二分日太阳直射赤道，根据正午太阳高度计算甲地纬度为45°N。计算乙地的经度为115°E；二分日太阳直射赤道，根据正午太阳高度计算乙地纬度为60°N。故甲地位于乙地的东南方向。
答案　(1)D　(2)A
[借题发挥]　判断日影长短及方向
(1)日影长短
①正午太阳高度越大，日影越短；正午太阳高度越小，日影越长。
②北回归线及其以北地区，日影长度在北半球夏至日正午时达到一年中的最短值；南回归线及其以南地区，日影长度在北半球冬至日正午时达到一年中的最短值。
③南、北回归线之间的地区，当太阳直射该地时，日影的长度最短。
(2)日影朝向
日影方向与太阳方位关于观测点对称。
(2022·福建卷)非对称结构保温大棚的保温被通常白天收卷至顶部，以便棚内作物进行光合作用，收卷的保温被在棚内地面形成遮阴带(下图)。陕西省某地理研学小组观测当地大棚正午地面遮阴带的年内变化(忽略收卷的保温被厚度影响)，发现棚内地面遮阴带在2月26日出现，3月29日面积最大，一段时间后变小。据此完成1～2题。
1.棚内正午地面遮阴带面积开始变小的日期出现在(　　)
A.6月29日前后 B.9月15日前后
C.10月16日前后 D.12月14日前后
答案　B
解析　根据所学知识，同一地区，太阳直射点纬度相同的日期，正午太阳高度角相同，根据材料2月26日棚内出现遮阴带，此后遮阴带面积逐渐增大，3月29日面积最大，此日后遮阴带面积不变，6月22日(夏至日)以后，太阳直射点南移，由于3月29日为春分日后8天左右，与该日正午太阳高度相同的日期为秋分日前8天左右，因此9月15日前后遮阴带面积最大，之后，随着太阳高度角继续变小，遮阴带移至棚外，棚内遮阴带开始变小，故B正确，A、C、D错误。
2.仅支撑柱高度增加1米，则棚内正午地面最大遮阴带(　　)
A.出现日期提前，面积减小
B.出现日期提前，面积不变
C.出现日期推迟，面积增大
D.出现日期推迟，面积不变
答案　D
解析　根据材料棚内最大遮阴带的面积和南北屋面保温被的宽度有关，南北保温被宽度范围越大，最大遮阴带面积越大，和支撑柱的高度无关，支撑柱变高时，最大遮阴带面积不变，但遮阴带全部移动到保温棚底部(此时面积最大)时的正午太阳高度角变大，出现的日期应比之前推迟，D正确，A、B、C错误。故选D。
(2024·湖南长沙高三开学考试)在光伏电站工程中，绝大多数支架为固定支架。我国湖北省某地(31.5°N，113.5°E)海拔65米，固定支架光伏组件的倾角一般为14°，且朝向正南方位。目前该地将部分光伏组件改成可转动支架(如下图所示)以提高对太阳辐射的利用率。(sin 14°≈0.24、cos 14°≈0.97、sin 35°≈0.57、cos 35°≈0.82)。据此完成1～3题。
1.若不考虑天气变化，该地固定支架光伏组件获得太阳辐射能最多的月份是(　　)
A.3月 B.5月
C.9月 D.1月
答案　B
解析　固定支架光伏组件的倾角一般为14°，且朝向正南方位。若不考虑天气变化，该地固定支架光伏组件获得太阳辐射能最多的月份的正午太阳高度约为76°。当地纬度为31.5°N，由正午太阳高度计算公式a＝90°－纬度差计算可知，此时太阳直射点的纬度约为17.5°N。结合选项判断，5月太阳直射点的纬度位置最为接近17.5°N。故选B。
2.若将支架改为可转动型，则北京时间12时时光伏组件应朝向(　　)
A.西北 B.西南
C.东北 D.东南
答案　D
解析　当地经度为113.5°E，当北京时间为12时时，该地地方时在12时之前，为上午，太阳方位为东南，为获得最好的发电效果，光伏组件应朝向东南。故选D。
3.为避免遮蔽阳光和浪费土地，改为可转动支架后两组光伏组件的距离L大约为(　　)
A.2.1米 B.2.4米
C.3.5米 D.8.3米
答案　C
解析　为避免遮光和浪费土地，改为可转动支架后两组光伏组件的距离L应为冬至日正午光伏组件的影长。冬至日时太阳能组件倾角＝90°－正午太阳高度＝纬度差＝31.5°＋23.5°＝55°，光伏组件长度为2 米，因此影长L＝2/sin(90－55)°≈3.5 米。故选C。
(2024·安徽阜阳期末)下图为江苏南京(32°N，119°E)某中学的胡老师于北京时间11月25日16：09拍摄的一张照片。据此完成4～6题。
4.该学校当日的正午太阳高度接近(　　)
A.34° B.40°
C.50° D.55°
答案　B
解析　太阳直射点平均每4天移动约1个纬度，12月22日(冬至日)太阳直射点位于23°26′S，则11月25日太阳直射点大约位于17°S，由此计算，南京11月25日的正午太阳高度约为90°－(17°＋32°)＝41°，故选B。
5.照片中教学楼的朝向为(　　)
A.东南 B.正南
C.西南 D.西北
答案　A
解析　北京时间(120°E的地方时)16：09时，南京的地方时为16：05，此时太阳位于西南方向，据图判断，此时太阳方位与教学楼走向一致，因此教学楼为东北—西南走向，朝向东南方向。故选A。
6.若条件允许，胡老师能再次拍摄到同样效果的照片的日期大概在(　　)
A.12月22日 B.1月18日
C.2月25日 D.4月17日
答案　B
解析　当日期关于冬至日对称时，同纬度地区太阳方位和昼夜长短情况一致。11月25日至12月22日(冬至日)约27天，而12月22日到1月18日也是27天，这两天的昼夜长短和日出、日落状况大体一致，故选B。
课时作业
读某地某时段正午物影变化示意图，完成1～3题。
1.图中N点日期可能为(　　)
A.5月6日左右 B.8月7日左右
C.11月7日左右 D.2月6日左右
答案　B
解析　读图可知，自M日至N日，该地影长先逐渐变长后逐渐变短，且两日关于夏至日对称，因此N日在8月7日左右，B正确。
2.该地纬度最可能位于(　　)
A.赤道 B.11.5°S
C.11.5°N D.23.5°N
答案　C
解析　5月5日，该地物体正午影长为0，说明该日有太阳直射现象，该地位于赤道和北回归线之间。由于太阳直射点1个月约跨越8个纬度，1天约移动0.26个纬度，3月21日(春分日)太阳直射赤道，因此5月5日太阳直射纬度约为11.5°N，C正确。
3.若测得某日该地正午太阳高度为55°，则该日可能为北半球(　　)
A.春分日 B.夏至日
C.秋分日 D.冬至日
答案　D
解析　某地正午太阳高度角＝90°－直射点与当地的纬度差。该日该地正午太阳高度为55°，因此直射点与当地的纬度差为35°，由上题计算出该地纬度约为11.5°N，故该日太阳直射23.5°S，北半球为冬至日，D正确。
下图为我国某地同一个月1日和28日两日太阳视运动线路图(图示时间为地方时)。读图，完成4～5题。
4.该月可能是(　　)
A.2月 B.5月
C.8月 D.11月
答案　A
解析　图示两天昼长都小于12小时，说明太阳直射点位于南半球，为北半球冬半年；同时1日昼长比28日短，说明该月昼长逐渐变长，则太阳直射点向北移动。据此可判断可能是2月。
5.该月从1日到28日，该地(　　)
A.正午太阳高度逐渐变小
B.日落方位逐渐向南偏移
C.正午太阳高度逐渐变大
D.日出方位逐渐向南偏移
答案　C
解析　因该地位于北半球，由上题分析可知，太阳直射点向北移动，则该地从1日到28日，正午太阳高度逐渐变大，日出、日落方位逐渐偏北。
(2024·河南中原名校联考)春分日，我国某地学生对当地部分时间的太阳高度和日影朝向进行了测量，并绘制出下图，图中OA为北京时间8：30测得的太阳高度，OB为北京时间10：00测得的太阳高度，OC、OD、OE、OF为四个不同时间测得的日影朝向。读图，完成6～8题。
6.当日该地正午太阳高度为(　　)
A.30° B.50°
C.60° D.90°
答案　C
解析　据材料可知，OA和OB分别为北京时间8：30和10：00测得的太阳高度，这说明当日该地每1.5小时太阳高度升高15°。春分日昼夜等长，从日出到正午共6小时，则太阳高度升高60°，故C项正确。
7.当日该地地方时15时，日影朝向为(　　)
A.OC方向 B.OD方向
C.OE方向 D.OF方向
答案　C
解析　15时为正午过后3小时，太阳在正南偏西45°，日影与太阳方位相反，应在正北偏东45°，与图中OE线重合，故C项正确。
8.该地的经纬度为(　　)
A.(30°N，105°E) B.(40°N，105°E)
C.(30°N，135°E) D.(40°N，135°E)
答案　A
解析　结合第6题分析可知，该地春分日正午太阳高度为60°，则该地位于30°N。北京时间8：30，该地太阳高度为15°，则北京时间7：00该地太阳高度为0°，正值日出，春分日日出地方时为6时，说明该地经度为105°E，故A项正确。
(2024·安徽合肥一模)下图为某城市某高层建筑二分二至日太阳视运动示意图(含太阳方位和太阳高度)。据此完成9～11题。
9.春分日，该城市的正午太阳高度约为(　　)
A.21.5° B.38.5°
C.51.5° D.62.5°
答案　B
解析　图中与正东、正西相交的虚线为春秋分日太阳视运动，结合图中0°、45°线，可判断春分日该城市正午太阳高度小于45°、大于30°，则B正确。
10.该城市可能是(　　)
A.南非开普敦 B.澳大利亚悉尼
C.埃及开罗 D.英国伦敦
答案　D
解析　图示最上部一条虚线日出东北、日落西北，且正午太阳高度此日最高，说明该日太阳直射点位于北半球，且该日为当地夏至日，则该地位于北半球；结合上题可判断该地纬度较高，则可能是英国伦敦。
11.该高层建筑甲户型一年中光照条件最好的季节(不考虑天气、周边建筑遮挡等因素)(　　)
A.巴西高原草木茂盛 B.印度半岛高温少雨
C.江淮地区梅雨绵绵 D.华北平原小麦播种
答案　C
解析　图示甲户型位于该建筑的西北位置，光照最好的季节是太阳能从偏北方照射的夏季；江淮地区梅雨主要发生在6～7月间，故C正确。
如图为某日四地太阳高度变化图(时间为北京时间)。读图，完成12～13题。
12.四地纬度由低到高的排序是(　　)
A.甲乙丙丁 B.乙丙丁甲
C.丙丁甲乙 D.乙丙甲丁
答案　B
解析　读图可知，四地中，乙地6时日出，18时日落，位于赤道上，纬度最低，A、C错。丙地正午接近直射，纬度较低。根据甲、丁两地日出、日落时间可知，两地分别在南北半球，甲地夜长比丁地昼长短，判断甲地纬度更高，B对，D错。
13.该日一个月以后(　　)
A.甲地正午太阳高度变大
B.乙地白昼时间逐渐变长
C.丙地昼夜长短差值缩小
D.丁地日出方位偏离正东
答案　C
解析　没有日期，不知太阳直射点移动方向，该日一个月以后，甲地正午太阳高度可能变小，A错。乙地白昼时间不变，B错。根据丙地昼长可知，丙地可能位于回归线上，此时是直射，一个月后，肯定不是直射，丙地昼长变短，昼夜长短差值缩小，C对。丁地日出方位靠近正东，D错。
下图为我国某科考队员在北极黄河站(78°55′N，11°56′E)极昼期第一天拍摄的太阳视运动轨迹合成图(每两小时拍摄一次)。据此完成14～15题。
14.拍摄P位置的太阳轨迹时，摄影机镜头朝向(　　)
A.正北 B.正南
C.正西 D.正东
答案　A
解析　根据材料，黄河站位于北半球，该日极昼，正午太阳位于正南方向，极昼期0时太阳位于正北方向，P点是该日太阳高度最小的时候，正值0时，故摄影机镜头朝向正北，故选A。
15.当太阳位于图中Q位置时，北京某中学观察到太阳位于(　　)
A.东北 B.西北
C.东南 D.西南
答案　D
解析　图中太阳位置是每两小时拍摄一次的太阳位置，根据太阳高度判断，位置最高时为正午12时，位置最低时为0时。当太阳位于图中Q位置时，北极黄河站(78°55′N，11°56′E)地方时大约为6时，此时北京(116°E)的地方时约为13时，太阳位于西南方向，故选D。
(2024·山东威海一模)广东省茂名市(约21.5°N)的小明家准备在某楼盘买房，楼是东西延伸，每户南北均有阳台；两栋楼的楼高均是51米，楼层高3米，楼间距如图所示，有一地面停车场(车位布置如图)。据此完成16～17题。
16.小明的爷爷怕冬季正午室内晒不到太阳，小明家最好买二栋的(　　)
A.4楼 B.6楼
C.8楼 D.都可以
答案　C
解析　冬至日此地正午太阳高度最小，若此日室内能见到阳光，则全年都能晒到太阳。冬至日该地正午太阳高度为45°，楼间距为30米，可知二栋21米以上房屋都能见到阳光(见下图)；再结合楼层高度为3米，可判断小明家最好买二栋8楼及以上楼层。
17.小明的父亲想在停车场买一停车位(停车场长度与楼长一致)，现在只有甲、乙、丙、丁四个车位，他怕夏天车被晒时间太长，最好选择(　　)
A.甲车位 B.乙车位
C.丙车位 D.丁车位
答案　D
解析　夏季大部分时间正午太阳位于正南方，图示停车场位于楼房北侧，因该地夏季太阳高度角较大，停车位应距离楼房最近，中部被晒时间最短，故丁最好。
下图为“某地一年中正午太阳高度变化示意图”，图中M、N分别为EH、HF的中点，H日该地正午太阳位于正北方。读图，完成18～19题。
18.该地的地理纬度可能是(　　)
A.18°34′S B.18°34′N
C.23.5°S D.23.5°N
答案　B
解析　根据题意，图中E(F)、H处是二至日，M、N为二分日。该地一年中正午太阳高度有两日为90°，说明该地一年内有两次太阳直射现象，应位于南、北回归线之间，而南、北回归线上一年内只有一次太阳直射现象，所以排除选项C、D。H日正午太阳位于正北方，说明直射点位于北回归线，故该地位于北半球，H日为夏至日，选B。
19.从E至M期间(　　)
A.地球公转速度加快 B.扬州白昼变短，黑夜变长
C.该地日出方位东偏南 D.南半球正午太阳高度变小
答案　C
解析　据上题分析，E(F)为冬至日，H为夏至日，M为春分日，N为秋分日。1月初地球公转速度最快，从E至M期间，为冬至日到春分日，地球公转速度先加快后减慢；扬州白昼变长，黑夜变短；该地日出方位东偏南；南回归线以南地区正午太阳高度变小。选C。
(2024·四川成都一诊)楼盘房屋朝向影响屋内采光和通风散热，楼盘所在位置、交通、环境等条件影响房屋的销售单价。下图为30°N我国东部某城市一小区楼盘分布示意图。据此完成20～21题。
20.综合考虑，推测单价最高的住宅楼是(　　)
A.住宅① B.住宅②
C.住宅③ D.住宅④
答案　D
解析　材料中指出：“楼盘所在位置、交通、环境等条件影响房屋的销售单价”。该地位于30°N我国东部某城市，正午太阳朝南，属于季风气候区，盛行西北－东南风，为保证屋内采光和通风散热，房屋应与街道呈30°～60°夹角，①②住宅楼建筑朝向不利于采光和通风散热。住宅②③临近主干道，环境嘈杂，房价不是最高。住宅④临近公园，底层没有商业活动，环境舒适，距离次级街道和主干道都较近，交通便利，房价最高，故选D。
21.住宅⑤每层楼有四套三面开窗的房屋，就夏季而言，朝向最好的是(　　)
A.M套 B.N套
C.P套 D.Q套
答案　C
解析　该地为 30°N 我国东部某城市一小区，则夏季盛行东南风，结合图中指向标及三面开窗等信息可判断，P、M通透性更好，排除B、D；夏季气温高、太阳高度大，房屋朝向应该回避下午西晒，M套窗户有两面处于西晒，排除D；综上分析可知，P套朝向最好，故选C。
二十四节气歌如下：“春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连。秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。”据此完成22～23题。
22.《清嘉录》中记载：“小满乍来，蚕妇煮茧，治车缫丝，昼夜操作”。小满节气日期大致为(　　)
A.5月5日 B.5月21日
C.6月5日 D.7月7日
答案　B
解析　根据二十四节气的顺序可知，小满在夏至之前，相隔一个月，故B项正确。
23.岳阳市某中学学生观察发现日出方位由东南逐渐向东北方向变化，则该中学生观察的时段在(　　)
A.惊蛰到立夏 B.立夏到小暑
C.白露到立冬 D.立冬到小寒
答案　A
解析　太阳直射点北移过程中，日出方位由东南向东北移动。说明太阳直射点由南半球移动到北半球，故A项正确。第11课时　正午太阳高度的变化　四季更替和五带划分
课程标准：结合实例，说明地球运动的地理意义。
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1.结合图示材料，掌握太阳高度角和正午太阳高度的概念和区别。2.通过图像和给定的区域，综合分析正午太阳高度的分布及变化规律，学会计算正午太阳高度。3.正确理解正午太阳高度变化在人类生产、生活中的合理应用。 INCLUDEPICTURE"J273.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\课件\\2025版 创新设计 高考总复习 地理 人教版(鲁京琼……）\\配套学生WORD文档\\不用\\J273.TIF" \* MERGEFORMATINET
一、正午太阳高度的变化
1.太阳高度角和正午太阳高度
(1)太阳高度角
太阳光线与____________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(如图甲所示)。在太阳直射点上，太阳高度是________；在晨昏线(圈)上，太阳高度是________。
(2)正午太阳高度
一天中太阳高度________值出现在正午，称为正午太阳高度(如图乙所示)。
2.正午太阳高度的变化规律
(1)请在上图中用折线画出二分二至日正午太阳高度的分布状况。
(2)纬度变化规律
同一时刻，正午太阳高度由____________所在纬度向南北两侧递减；距离太阳直射点所在的纬线越远，正午太阳高度越小，距离越近，则越大。
①夏至日：正午太阳高度由____________向南北两侧递减；北回归线及其以北各纬度正午太阳高度达到一年中的最大值，________各纬度正午太阳高度达到一年中的最小值。如图中________折线所示。
②冬至日：正午太阳高度由________向南北两侧递减；南回归线及其以南各纬度正午太阳高度达到一年中的最大值，________各纬度正午太阳高度达到一年中的最小值。如图中________折线所示。
③春、秋分日：正午太阳高度由____________向南北两侧递减。如图中________折线所示。
(3)季节变化规律
太阳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。如图所示：
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____、正午太阳高度____的季节 过渡季节 一年内白昼____、正午太阳高度____的季节
气候四季 3、4、5月 ________月 ________月 12月和次年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
知识链接　
1.太阳高度的日变化规律
(1)极点地区：在极昼期间，极点上的太阳高度在一天内无变化，其太阳高度等于太阳直射点的纬度。如图：直射点纬度＝H1。
(2)非极点地区
2.图示法记忆不同区域的正午太阳高度年变化规律
(1)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。如下图所示。
(2)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，如下图所示。
(3)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，如下图所示。
知识链接　二十四节气图判读
(1)二十四节气
春雨惊春清谷天，
夏满芒夏暑相连。
秋处露秋寒霜降，
冬雪雪冬小大寒。
上半年来六廿一，
下半年是八廿三。
(2)基本规律
①任意相邻的两个节气，时间上相隔约15天。
②相对于夏至或冬至对称的两个节气，太阳直射点大致位于同一纬度。对任何一地，此两天日出日落方位、正午太阳高度、昼夜长短等均相同。如芒种与小暑、立冬与立春。
重点　正午太阳高度及应用
1.正午太阳高度的计算方法
公式：H＝90°－两点纬度差。
说明：“两点”是指所求地点与太阳直射点。两点纬度差的计算遵循“同减异加”原则，即两点同在北(南)
半球，则两点纬度“大数减小数”；两点分属南北不同半球，则两点纬度相加。如右图所示：
当太阳直射B点(10°N)时，A点(40°N)正午太阳高度：H＝90°－AB纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。C点(23°26′S)正午太阳高度：H＝90°－BC纬度差＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′。
2.正午太阳高度的年变化幅度
(1)南北回归线之间：纬度越高，正午太阳高度年变化幅度越大(由23°26′增大到46°52′)，赤道上为23°26′，回归线上为46°52′。
(2)回归线与极圈之间：各纬度正午太阳高度年变化幅度相同(均为46°52′)。
(3)极圈以内地区：纬度越高，正午太阳高度年变化幅度越小(由46°52′减小到23°26′)，极圈上为46°52′，极点上为23°26′。
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最大值时，就是一天的正午时刻，此时当地的地方时是12时。
(2)判断所在地区的纬度
当太阳直射点位置一定时，如果知道当地的正午太阳高度，就可以根据“某地与太阳直射点相差多少纬度，正午太阳高度就相差多少度”的规律，求出当地的地理纬度。
(3)确定房屋的朝向
为了获得最充足的太阳光照，各地房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。
①北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南。
②南回归线以南的地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。
(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。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，夏至日日影最短；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，冬至日日影最短；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)。
(5)计算楼间距、楼高
为了保证一楼全年有阳光照到，北回归线以北地区建楼房时，两楼之间的最短距离应大于L＝h·cot H(H：冬至日正午太阳高度)。
(6)计算太阳能热水器的安装角度
如上图所示，集热板与地面之间的夹角和当天正午太阳高度互余，当α＋H＝90°时太阳能热水器使用效果最佳。
[典例] (2023·海南卷)对日影和太阳高度变化的观测可以判断地理位置、地方时等要素。图1为甲地某日日出至日落期间标杆的日影变化示意图，当日影朝正北方向时，标杆长度与其日影长度相等。图2为乙地同一日正午时刻的太阳高度示意图。图中时间均为北京时间。据此完成(1)～(2)题。
(1)当日(　　)
A.甲地昼长夜短 B.乙地昼短夜长
C.甲地昼长大于乙地 D.甲乙两地昼夜等长
(2)甲地位于乙地(　　)
A.东南 B.西南
C.东北 D.西北
第(1)题，信息的获取与解读。观测当日为二分日，甲地、乙地昼夜等长。
第(2)题，逻辑推理。
计算甲地的经度为125°E；二分日太阳直射赤道，根据正午太阳高度计算甲地纬度为45°N。计算乙地的经度为115°E；二分日太阳直射赤道，根据正午太阳高度计算乙地纬度为60°N。故甲地位于乙地的东南方向。
尝试解答_____________________________________________________
[借题发挥]　判断日影长短及方向
(1)日影长短
①正午太阳高度越大，日影越短；正午太阳高度越小，日影越长。
②北回归线及其以北地区，日影长度在北半球夏至日正午时达到一年中的最短值；南回归线及其以南地区，日影长度在北半球冬至日正午时达到一年中的最短值。
③南、北回归线之间的地区，当太阳直射该地时，日影的长度最短。
(2)日影朝向
日影方向与太阳方位关于观测点对称。
(2022·福建卷)非对称结构保温大棚的保温被通常白天收卷至顶部，以便棚内作物进行光合作用，收卷的保温被在棚内地面形成遮阴带(下图)。陕西省某地理研学小组观测当地大棚正午地面遮阴带的年内变化(忽略收卷的保温被厚度影响)，发现棚内地面遮阴带在2月26日出现，3月29日面积最大，一段时间后变小。据此完成1～2题。
1.棚内正午地面遮阴带面积开始变小的日期出现在(　　)
A.6月29日前后 B.9月15日前后
C.10月16日前后 D.12月14日前后
2.仅支撑柱高度增加1米，则棚内正午地面最大遮阴带(　　)
A.出现日期提前，面积减小
B.出现日期提前，面积不变
C.出现日期推迟，面积增大
D.出现日期推迟，面积不变
(2024·湖南长沙高三开学考试)在光伏电站工程中，绝大多数支架为固定支架。我国湖北省某地(31.5°N，113.5°E)海拔65米，固定支架光伏组件的倾角一般为14°，且朝向正南方位。目前该地将部分光伏组件改成可转动支架(如下图所示)以提高对太阳辐射的利用率。(sin 14°≈0.24、cos 14°≈0.97、sin 35°≈0.57、cos 35°≈0.82)。据此完成1～3题。
1.若不考虑天气变化，该地固定支架光伏组件获得太阳辐射能最多的月份是(　　)
A.3月 B.5月
C.9月 D.1月
2.若将支架改为可转动型，则北京时间12时时光伏组件应朝向(　　)
A.西北 B.西南
C.东北 D.东南
3.为避免遮蔽阳光和浪费土地，改为可转动支架后两组光伏组件的距离L大约为(　　)
A.2.1米 B.2.4米
C.3.5米 D.8.3米
(2024·安徽阜阳期末)下图为江苏南京(32°N，119°E)某中学的胡老师于北京时间11月25日16：09拍摄的一张照片。据此完成4～6题。
4.该学校当日的正午太阳高度接近(　　)
A.34° B.40°
C.50° D.55°
5.照片中教学楼的朝向为(　　)
A.东南 B.正南
C.西南 D.西北
6.若条件允许，胡老师能再次拍摄到同样效果的照片的日期大概在(　　)
A.12月22日 B.1月18日
C.2月25日 D.4月17日(共40张PPT)
第11课时　正午太阳高度的变化　四季更替和五带划分
第一部分 自然地理
大单元三　地球的运动
1.结合图示材料，掌握太阳高度角和正午太阳高度的概念和区别。
2.通过图像和给定的区域，综合分析正午太阳高度的分布及变化规律，学会计算正午太阳高度。
3.正确理解正午太阳高度变化在人类生产、生活中的合理应用。
【目标导航】
【知识导图】
课程标准：结合实例，说明地球运动的地理意义。
目 录
CONTENTS
图表自主填绘
01
重点互动突破
02
03
课堂巩固精练
图表自主填绘
1
Tu biao zi zhu tian hui
一、正午太阳高度的变化
1.太阳高度角和正午太阳高度
【知识链接】
1.太阳高度的日变化规律
(1)极点地区：在极昼期间，极点上的太阳高度在一天内无变化，其太阳高度等于太阳直射点的纬度。如图：直射点纬度＝H1。
(1)太阳高度角
太阳光线与________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(如图甲所示)。在太阳直射点上，太阳高度是________；在晨昏线(圈)上，太阳高度是______。
(2)正午太阳高度
一天中太阳高度______值出现在正午，称为正午太阳高度(如图乙所示)。
(2)非极点地区
地平面
90°
0°
最大
2.正午太阳高度的变化规律
2.图示法记忆不同区域的正午太阳高度年变化规律
(1)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。如下图所示。
(2)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，如下图所示。
(1)请在上图中用折线画出二分二至日正午太阳高度的分布状况。
答案　
(2)纬度变化规律
同一时刻，正午太阳高度由____________所在纬度向南北两侧递减；距离太阳直射点所在的纬线越远，正午太阳高度越小，距离越近，则越大。
①夏至日：正午太阳高度由__________向南北两侧递减；北回归线及其以北各纬度正午太阳高度达到一年中的最大值，________各纬度正午太阳高度达到一年中的最小值。如图中____折线所示。
太阳直射点
北回归线
南半球
c
(3)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，如下图所示。
【知识链接】
二十四节气图判读
②冬至日：正午太阳高度由__________向南北两侧递减；南回归线及其以南各纬度正午太阳高度达到一年中的最大值，________各纬度正午太阳高度达到一年中的最小值。如图中a折线所示。
③春、秋分日：正午太阳高度由______向南北两侧递减。如图中____折线所示。
南回归线
北半球
赤道
b
(1)二十四节气
春雨惊春清谷天，
夏满芒夏暑相连。
秋处露秋寒霜降，
冬雪雪冬小大寒。
上半年来六廿一，
下半年是八廿三。
(3)季节变化规律
太阳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。如图所示：
(2)基本规律
①任意相邻的两个节气，时间上相隔约15天。
②相对于夏至或冬至对称的两个节气，太阳直射点大致位于同一纬度。对任何一地，此两天日出日落方位、正午太阳高度、昼夜长短等均相同。如芒种与小暑、立冬与立春。
二、四季更替和五带划分
1.四季更替
(1)成因
昼夜长短
正午太阳高度
太阳辐射
(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______、正午太阳高度_____的季节 过渡季节 一年内白昼______、正午太阳高度______的季节
气候四季 3、4、5月 _________月 ____________月 12月和次年
1、2月
最长
最高
最短
最低
6、7、8
9、10、
11
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
北温带
热带
南温带
重点互动突破
2
zhong dian hu dong tu po
精讲点拨
1.正午太阳高度的计算方法
公式：H＝90°－两点纬度差。
说明：“两点”是指所求地点与太阳直射点。两点纬度差的计算遵循“同减异加”原则，即两点同在北(南)半球，则两点纬度“大数减小数”；两点分属南北不同半球，则两点纬度相加。如下图所示：
当太阳直射B点(10°N)时，A点(40°N)正午太阳高度：H＝90°－AB纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。C点(23°26′S)正午太阳高度：H＝90°－BC纬度差＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′。
2.正午太阳高度的年变化幅度
(1)南北回归线之间：纬度越高，正午太阳高度年变化幅度越大(由23°26′增大到46°52′)，赤道上为23°26′，回归线上为46°52′。
(2)回归线与极圈之间：各纬度正午太阳高度年变化幅度相同(均为46°52′)。
(3)极圈以内地区：纬度越高，正午太阳高度年变化幅度越小(由46°52′减小到23°26′)，极圈上为46°52′，极点上为23°26′。
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最大值时，就是一天的正午时刻，此时当地的地方时是12时。
(2)判断所在地区的纬度
当太阳直射点位置一定时，如果知道当地的正午太阳高度，就可以根据“某地与太阳直射点相差多少纬度，正午太阳高度就相差多少度”的规律，求出当地的地理纬度。
(3)确定房屋的朝向
为了获得最充足的太阳光照，各地房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。
①北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南。
②南回归线以南的地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。
(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。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，夏至日日影最短；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，冬至日日影最短；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)。
(5)计算楼间距、楼高
为了保证一楼全年有阳光照到，北回归线以北地区建楼房时，两楼之间的最短距离应大于L＝h·cot H(H：冬至日正午太阳高度)。
(6)计算太阳能热水器的安装角度
如上图所示，集热板与地面之间的夹角和当天正午太阳高度互余，当α＋H＝90°时太阳能热水器使用效果最佳。
真题感悟
[典例] (2023·海南卷)对日影和太阳高度变化的观测可以判断地理位置、地方时等要素。图1为甲地某日日出至日落期间标杆的日影变化示意图，当日影朝正北方向时，标杆长度与其日影长度相等。图2为乙地同一日正午时刻的太阳高度示意图。图中时间均为北京时间。据此完成(1)～(2)题。
(1)当日(　　)
A.甲地昼长夜短 B.乙地昼短夜长
C.甲地昼长大于乙地 D.甲乙两地昼夜等长
(2)甲地位于乙地(　　)
A.东南 B.西南 C.东北 D.西北
第(1)题，信息的获取与解读。观测当日为二分日，甲地、乙地昼夜等长。
答案　(1)D　(2)A
第(2)题，逻辑推理。
计算甲地的经度为125°E；二分日太阳直射赤道，根据正午太阳高度计算甲地纬度为45°N。计算乙地的经度为115°E；二分日太阳直射赤道，根据正午太阳高度计算乙地纬度为60°N。故甲地位于乙地的东南方向。
[借题发挥]　判断日影长短及方向
(1)日影长短
①正午太阳高度越大，日影越短；正午太阳高度越小，日影越长。
②北回归线及其以北地区，日影长度在北半球夏至日正午时达到一年中的最短值；南回归线及其以南地区，日影长度在北半球冬至日正午时达到一年中的最短值。
③南、北回归线之间的地区，当太阳直射该地时，日影的长度最短。
(2)日影朝向
日影方向与太阳方位关于观测点对称。
变式训练
(2022·福建卷)非对称结构保温大棚的保温被通常白天收卷至顶部，以便棚内作物进行光合作用，收卷的保温被在棚内地面形成遮阴带(下图)。陕西省某地理研学小组观测当地大棚正午地面遮阴带的年内变化(忽略收卷的保温被厚度影响)，发现棚内地面遮阴带在2月26日出现，3月29日面积最大，一段时间后变小。据此完成1～2题。
1.棚内正午地面遮阴带面积开始变小的日期出现在(　　)
A.6月29日前后 B.9月15日前后
C.10月16日前后 D.12月14日前后
解析　根据所学知识，同一地区，太阳直射点纬度
相同的日期，正午太阳高度角相同，根据材料2月26
日棚内出现遮阴带，此后遮阴带面积逐渐增大，3月
29日面积最大，此日后遮阴带面积不变，6月22日
(夏至日)以后，太阳直射点南移，由于3月29日为春分
日后8天左右，与该日正午太阳高度相同的日期为秋分日前8天左右，因此9月15日前后遮阴带面积最大，之后，随着太阳高度角继续变小，遮阴带移至棚外，棚内遮阴带开始变小，故B正确，A、C、D错误。
B
2.仅支撑柱高度增加1米，则棚内正午地面最大遮阴带(　　)
A.出现日期提前，面积减小
B.出现日期提前，面积不变
C.出现日期推迟，面积增大
D.出现日期推迟，面积不变
解析　根据材料棚内最大遮阴带的面积和南北屋面保温被的宽度有关，南北保温被宽度范围越大，最大遮阴带面积越大，和支撑柱的高度无关，支撑柱变高时，最大遮阴带面积不变，但遮阴带全部移动到保温棚底部(此时面积最大)时的正午太阳高度角变大，出现的日期应比之前推迟，D正确，A、B、C错误。故选D。
D
课堂巩固精练
3
ke tang gong gu jing lian
(2024·湖南长沙高三开学考试)在光伏电站工程中，绝大多数支架为固定支架。我国湖北省某地(31.5°N，113.5°E)海拔65米，固定支架光伏组件的倾角一般为14°，且朝向正南方位。目前该地将部分光伏组件改成可转动支架(如下图所示)以提高对太阳辐射的利用率。(sin 14°≈0.24、cos 14°≈0.97、sin 35°≈0.57、cos 35°≈0.82)。据此完成1～3题。
1.若不考虑天气变化，该地固定支架光伏组件获
得太阳辐射能最多的月份是(　　)
A.3月 B.5月
C.9月 D.1月
解析　固定支架光伏组件的倾角一般为14°，且朝向正南方位。若不考虑天气变化，该地固定支架光伏组件获得太阳辐射能最多的月份的正午太阳高度约为76°。当地纬度为31.5°N，由正午太阳高度计算公式a＝90°－纬度差计算可知，此时太阳直射点的纬度约为17.5°N。结合选项判断，5月太阳直射点的纬度位置最为接近17.5°N。故选B。
B
2.若将支架改为可转动型，则北京时间12时时光伏组件应朝向(　　)
A.西北 B.西南
C.东北 D.东南
解析　当地经度为113.5°E，当北京时间为12时时，该地地方时在12时之前，为上午，太阳方位为东南，为获得最好的发电效果，光伏组件应朝向东南。故选D。
D
C
3.为避免遮蔽阳光和浪费土地，改为可转动
支架后两组光伏组件的距离L大约为(　　)
A.2.1米 B.2.4米
C.3.5米 D.8.3米
解析　为避免遮光和浪费土地，改为可转动支架后两组光伏组件的距离L应为冬至日正午光伏组件的影长。冬至日时太阳能组件倾角＝90°－正午太阳高度＝纬度差＝31.5°＋23.5°＝55°，光伏组件长度为2 米，因此影长L＝2/sin(90－55)°≈3.5 米。故选C。
B
(2024·安徽阜阳期末)下图为江苏南京(32°N，119°E)某中学的胡老师于北京时间11月25日16：09拍摄的一张照片。据此完成4～6题。
4.该学校当日的正午太阳高度接近(　　)
A.34° B.40°
C.50° D.55°
解析　太阳直射点平均每4天移动约1个纬度，12月22日(冬至日)太阳直射点位于23°26′S，则11月25日太阳直射点大约位于17°S，由此计算，南京11月25日的正午太阳高度约为90°－(17°＋32°)＝41°，故选B。
A
5.照片中教学楼的朝向为(　　)
A.东南 B.正南
C.西南 D.西北
解析　北京时间(120°E的地方时)16：09时，南京的地方时为16：05，此时太阳位于西南方向，据图判断，此时太阳方位与教学楼走向一致，因此教学楼为东北—西南走向，朝向东南方向。故选A。
B
6.若条件允许，胡老师能再次拍摄到同样效果的照片的日期大概在(　　)
A.12月22日 B.1月18日
C.2月25日 D.4月17日
解析　当日期关于冬至日对称时，同纬度地区太阳方位和昼夜长短情况一致。11月25日至12月22日(冬至日)约27天，而12月22日到1月18日也是27天，这两天的昼夜长短和日出、日落状况大体一致，故选B。

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