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第4课时 正午太阳高度目标任务一览情境导入任务导航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？2017课标2003课标教学内容建议Ⅰ－
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
①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
②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23°26′，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43°08′[合作探究]第
①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L＝h·cotH
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α＋h＝90°如下图第
②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
①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′
3.正午太阳高度的计算公式H＝90°－纬度差注
①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；
②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B点10°N时，A点40°N正午太阳高度是HA＝90°－＝90°－40°－10°＝60°；当太阳直射B点10°N时，C点23°26′S正午太阳高度是HC＝90°－＝90°－10°＋23°26′＝56°34′第
③步实战演练
1.某纬度φ的正午太阳高度H＝90°－|φ－δ|，其中δ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.30°EB.30°WC.60°ED.60°W2该地的纬度可能为 A.10°NB.10°SC.50°ND.50°S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，此时该地的地方时为12时，由此可计算出其经度为30°E第2题，此时该地的正午太阳高度为45°，10°N和10°S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50°N而不是50°S答案 1A 2C
2.2016·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40°N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.
①B.
②C.
③D.
④2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 A.
①B.
②C.
③D.
④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40°N的正午太阳高度为90°－40°＋23°26′＝26°34′，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 1C 2D[提升素养]素养一地理实践力冲着小区楼房间距有50m、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，楼房的间距仅为
30.4m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21影响建筑物采光和日照的主要因素是什么？2图1中，
①②③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
①表示夏至日，
②表示春、秋分日，
③表示冬至日其中，
③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Ｋ 读某日我国四城市正午太阳高度示意图，完成1～2题
1.若四城市为广州、武汉、北京、海口市，则图中
①②③④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，
①城市正午时太阳位于正北方，只能是海口；
④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3～4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
31.6°＝
0.62；tan
79.40＝
5.3；tan58°＝
1.6据此完成5～6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23°06′NB.江西省南昌市28°40′NC.河南省开封市34°35′ND.辽宁省沈阳市41°48′N
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α，则可知tanα＝8/13＝
0.62，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
58.4－
23.5＝
35.9°，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°，根据上题计算出该地纬度为
35.9°N，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·上海地理北京40°N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°40°A.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 C2017年6月21日，太阳直射北回归线读下图完成2～3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23°26′，但并不是一成不变的，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.A2018·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4～5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，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40°N和福州约26°N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6～7题
6.若福州楼盘每层
2.8m共20层，南北楼距为28m乙图
①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
①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H＝90°－纬度差，可计算出太阳直射点位于19°S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.A2018·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8～9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8～16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计原理，据此回答10～11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20°SD.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
①安装高度不变，加长遮阳板
②安装高度不变，缩短遮阳板
③遮阳板长度不变，降低安装高度
④遮阳板长度不变，升高安装高度A.
①③B.
①④C.
②③D.
②④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40°N，95°E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________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________3A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向南北两侧递减第4题，考查地方时运算答案 16月22日 63°26′2A323°26′N，30°E 由南回归线向南北两侧递减
4134013.2018·九江高一检测九江之最——胜利碑，可以俯瞰整个九江市116°E，30°N，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120°E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15°S，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 11216 昼短夜长 215°S 116°E 北
3200.6。
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