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地球的运动 第二节 地球公转的意义
1.2.2 正午太阳高度角的变化
综合思维
通过观察模拟动画，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。
运用正午太阳高度变化规律解释相关生活实际问题。
地理实践力
2019鲁教版
课程标准解读
地球公转
太阳直射点的回归运动
正午太阳高度角的变化
昼夜长短变化
一
二
三
四
五带与四季的形成
五
目录
太阳周日视运动
六
1、太阳高度角与正午太阳高度角
太阳光线与地平面的交角（即太阳在当地的仰角），叫做太阳高度角，简称太阳高度。太阳高度的取值范围是0°≤ H ≤ 90°。
一天中，日出后太阳高度逐渐增大，正午（地方时12时）时达最大值。之后，太阳高度逐渐减小。其中正午的太阳角度称正午太阳高度，是一天中最大的太阳高度。正午太阳高度能够反映太阳辐射的强弱。
太阳直射带来的热量变化
拓展：太阳光线垂直照射的地方，太阳高度 ，太阳辐射 _______。当太阳光线垂直照射赤道时，随着纬度的增高，太阳辐射的强度逐渐 。
最大
减弱
最强
在斜射的地方照射的面积 ，B获得的热量 。
大
少
多
小
在直射的地方照射的面积 ，A获得的热量 。
公式：H＝90°－丨φ ± δ丨
90°— 纬度差 （所求点与直射点的纬度差）
(2)含义
① H ：所求地的正午太阳高度。
② φ ：所求地的地理纬度；
③ δ ：直射点的地理纬度。
④± ：两地在同一半球取减号，两地在不同半球取加号。
2.正午太阳高度的计算方法
所求地的地理纬度与太阳直射点的地理纬度的差值越小，正午太阳高度角越大；
反之正午太阳高度越小。
【学以致用】
求二分二至日北京（40° N）的正午太阳高度。
二分二至 太阳直射点的位置 北京的正午太阳高度
春分日 0°
夏至日 23°26′N
秋分日 0°
冬至日 23°26′S
50°
73°26′
50°
26°34′
如图所示：
当太阳直射B点(10°N)时，求A点和C点的正午太阳高度
练一练
请同学们完成下列问题。
正午太阳高度角的计算
A点的正午太阳高度：H＝90°－(40°－10°)＝60°。
C点的正午太阳高度：H＝90°－(10°＋23.26′)＝56°34′。
3. 正午太阳高度的纬度变化：同一时刻，全球不同纬度的正午太阳高度分布
冬至
12月22日
夏至
6月22日
秋分
9月23日
春分
3月21日
春秋分日(3月21日与9月23日前后)
由赤道(0°)向南北两侧递减
3、正午太阳高度角纬度分布规律
冬至
12月22日
夏至
6月22日
秋分
9月23日
春分
3月21日
北半球夏至日(6月22日前后)
由北回归线向南北两侧递减
3、正午太阳高度角纬度分布规律
北半球冬至日(12月22日前后)
由南回归线向南北两侧递减
冬至
12月22日
夏至
6月22日
秋分
9月23日
春分
3月21日
3、正午太阳高度角纬度分布规律
二分日
0°
23°26 N
23°26 S
66°34 N
66°34 S
90° N
90° S
冬至日
夏至日
正午太阳高度
0°
30°
60°
90
23°26′
23°26′
某日正午太阳高度由太阳直射纬线向南北两侧 递减 。
距太阳直射点所在纬线越近，正午太阳高度越大
【学以致用】
1、说明北京（40°N）全年正午太阳高度的变化情况。
2、说明海口（20°N）全年正午太阳高度的变化情况。
夏至日至冬至日，正午太阳高度角逐渐减小；
冬至日至夏至日，正午太阳高度角逐渐增大。
太阳直射20°N那一天至夏至日和太阳直射20°N那一天至冬至日，正午太阳高度角逐渐减小；
夏至日至太阳直射20°N那一天和冬至日至太阳直射20°N那一天，正午太阳高度角逐渐增大。
2.正午太阳高度角的季节变化规律（以北半球为例）
读下图，归纳正午太阳高度季节变化规律？
地区 达全年最大值 达全年最小值
北回归线及其以北地区
南回归线及其以南地区
南北回归线之间地区 赤道至北回归线之间
赤道至南回归线之间
赤道
夏至日
冬至日
冬至日
夏至日
太阳直射时（一年有两次直射，达90°）
太阳直射时（一年有两次直射，达90°）
夏至日
冬至日
春分日、秋分日
冬至日、夏至日
3.正午太阳高度角的季节变化规律 ①极值
季节变化规律：②正午太阳高度角的年变化幅度
一、方法
①某地，一年中，正午太阳高度角的最大值-最小值。
如：长沙（28°N）最大85.5°，最小38.5°，所以长沙年变化幅度为：85.5°-38.5°=47°
②正午太阳高度最大值太阳直射的纬线 -正午太阳高度最小值太阳直射的纬线（纬度差：同加异减）
如：长沙最大时直射23.5°N，最小直射23.5°S，所以；23.5°N+23.5°S=47°
二、
①赤道上的年变化幅度：23°26′
②回归线上的年变化幅度：46°52′
③回归线之间的年变化幅度：23°26′-46°52′（从赤道开始，纬度越高变化幅度越大）
④回归线-极圈之间的年变化幅度：变化幅度相同，均为：46°52′ （H公式绝对值里面的纬度差相同）
⑤极圈上的年变化幅度：46°52′
⑥极圈-极点之间的年变化幅度：46°52′-23°26′（从极圈开始，纬度越高变化幅度越小）
极圈上最大值为46°52′；最小值0；所以极圈上变幅为46°52′
极点上最大值23°26′；最小值0；所以极点上变幅为23°26′
3. 正午太阳高度的大小随着季节作有规律的变化
(2)季节变化规律：②变化幅度 一年中某地的正午太阳高度角的最大值和最小值之间的差值。
a.南北回归线之间：纬度越高，正午太阳高度变化幅度越大(由23°26′增大到46°52′)，赤道上为23°26′，回归线上为46°52′
b.回归线至极圈之间：各纬度正午太阳高度变化幅度相同(均为46°52′)
c.极圈以内地区：纬度越高，正午太阳高度变化幅度越小(由46°52′减小到23°26′)，极圈上为46°52′，极点上为23°26′
66°34′
43°08′
46°52′
23°26′
3、正午太阳高度的季节变化
【拓展】
（1）同一时刻，除90°外，正午太阳高度相等的有几个纬度？纬度之间有何关系？
2个
纬度关于直射点纬度对称
4.正午太阳高度的应用（看导学案）
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。
也就是说太阳直射点所在经线的地方时为12时
2.确定当地的地理纬度
当太阳直射点位置一定时，如果我们能够知道当地的正午太阳高度，就可以根据“正午太阳高度计算公式” ，求出当地的地理纬度。
例如：在夏至日这天，某地测得当天太阳高度最大为82°而此时北京时间为11：00点，那么此地的地理坐标可能是？
（31°26′N，135°E）
（15°26′N，135°E）
下图是我国西藏某地6月22日太阳高度的日变化示意图（未考虑海拔等因素）
1.该地的地理坐标为 （ ）
A 30°N，90°E B 16°52’N，105°E
C 23°26’N，120°E D 36°52’N，150°E
2.此地最高气温一般出现在北京时间（ ）
A 12：00 B 13：00
C 14：00 D 16：00
A
D
4.采光遮阳问题
采光：正午太阳高度大，室内光照面积小；正午太阳高度小，室内光照面积大．要使室内正午太阳光照面积达一年中最大值时也就是该地正午太阳高度达一年中最小时，
遮阳：主要考查了正午太阳高度与室内光照面积的关系，纬度高，太阳高度角小，夏季室内光照面积大．
3.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。
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。
例如：甲、乙、丙是三幅地处不同纬度的三座房屋两至日的阳光照射情况（a或b)，对三地位置判断正确的是（ ）
A 三地都位于北半球 B 甲地可能位于赤道与北回归线之间 C 乙地位于南温带 D 丙地位于北温带
B
H1
h
H2
物影L1
物影L2
地面
A
B
5.判断日影长短及方向
影长＝物体长度×cotH（H为正午太阳高度）
②影子的长短变化：
一天中：正午太阳最高时影长最短。
日出→正午，影长缩短；
正午→日落，影长变长。
一年中：太阳直射点上，正午物影缩短为0
离直射点越近，正午太阳高度角越大，日影越短。
离直射点越远，正午太阳高度角越小，日影越长
纬度越高，正午时的影子越长
① 影子的朝向：永远朝向背离太阳的方向。
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。
h
H
L
6.楼间距问题
一般，纬度较低的地区，楼距较小；纬度较高的地区，楼距较大。
以北回归线以北地区楼房为例，为保证楼房全年均有阳光照射，两楼之间的最短距离L与楼高h的关系（H为冬至日当地的正午太阳高度）L＝h/tan H(H：冬至日正午太阳高度)
读图，甲楼房位于北纬21.5 ，欲在乙处建一新楼，如果要保证乙楼房全年采光充分，甲、乙楼距L最少应是（ ）
A. 10米 B. 15米 C. 20米 D. 25米
甲
乙
20米
C
7.太阳能热水器倾角
调节倾角α = 90°-H （H=90°-纬度差）
α=纬度差
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为α＋H＝90°时效果最佳
一般而言，太阳能热水器正面朝向正南或正北，北半球面向正南，南半球面向正北。
【探究】
北半球中纬度某地二分二至日太阳视运动示意
随着太阳直射点的移动，各地的日出、日落的时刻、太阳所在方位是不同的。
探究：不同季节，全球各地日出、日落方位有何不同？
N
S
E
W
夏至日
二分日
冬至日
N
S
W
E
二分日
冬至日
夏至日
二分日
N
S
W
E
冬至日
夏至日
夏至日
二分日
夏至日
二分日
N
S
E
W
夏至日
二分日
赤道 北回归线 北回归线——北极圈
北极点 极圈极点之间 北极圈
总结：北半球各纬度的太阳视运动轨迹：
N
S
W
E
二分日
冬至日
夏至日
N
S
E
夏至日
二分日
冬至日
W
冬至日
冬至日
N
E
W
S
冬至日
二分日
夏至日
N
E
W
S
冬至日
赤道 南回归线 南回归线——南极圈
南极点 南极圈——南极点 南极圈
N
E
W
S
冬至日
二分日
地平圈
总结：南半球各纬度的太阳视运动轨迹：
太阳直射点的位置 北半球季节 日出 日落
北半球 夏季 东北 西北
南半球 冬季 东南 西南
赤道 春秋季 正东 正西
日出、日落方位
【学以致用】
下图示意110°E经线M地正午太阳高度角的年内变化。据此完成下题。
1．M地的纬度位置可能为（ ）
A．23°26 N B．20 N C．23°26 S D．20 S
2．若M地纬度为20°N，则其冬至日的正午太阳高度为（ ）
A．46°34′ B．43°26′ C．86°34′ D．83°26′
B
A
长沙(28°N)一学生对太阳能热水器进行了改造(如下图)，把热水器装在一个大玻璃箱子，并将支架改造成活动方式。据此完成下面小题。
3．9月23日，为使有最好的效果，调节支架使热水器吸热面与地面的夹角α为（ ）
A．23.5° B．28° C．66.5° D．55°
4．下列地区中，使用太阳能热水器效果最好的是（ ）
A．海南 B．哈尔滨 C．北京 D．上海
B
C
下图为三门峡的汽车停车场示意图，箭头①②③代表二分二至日的正午太阳光线。读图，完成下面小题。
5．正午车位上遮阳棚的影子达到最大时，正值当地（ ）
A．春季 B．夏季 C．秋季 D．冬季
6．图中地面上箭头P指示的方位是（ ）
A．东 B．南 C．西 D．北
B
D
我国《物权法》指出，住宅间距必须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，完成下面小题。
7．按照采光要求，下列四个城市相邻同高楼房的间距最宽的应该是（ ）
A．广州(23°N) B．台湾(29°N) C．北京(40°N) D．哈尔滨(45°N）
8．“日照时间不少于1小时”的节气是（ ）
A．春分日 B．夏至日 C．秋分日 D．冬至日
D
D
【课堂小结】
地球公转的意义
一、地球公转的特点
二、太阳直射点的回归运动
地球公转的方向、轨道
地球公转的周期
地球公转的速度
黄赤交角及影响
太阳直射点的回归运动规律
正午太阳高度及变化规律
正午太阳高度的计算
三、正午太阳高度角的变化
正午太阳高度的应用

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