选择性必修1 第一章 地球的运动 第二节（4）

地球的运动第二节重难点题型分值重点正午太阳高度的计算及应用选择题非选择题4分正午太阳高度的变化规律日照图的判读难点正午太阳高度的计算及应用日照图的判读方法核心知识点一：正午太阳高度的计算一、太阳高度和正午太阳高度1.太阳高度：指太阳光线与地平面的夹角（如下图），叫做太阳高度角。太阳高度的最大值为90°。2.正午太阳高度：特指正午时刻的太阳高度，它是一天中最大的太阳高度。即地方时为12时的太阳高度。一般用H表示。3.太阳高度角的取值范围：0°≤H≤90°4.太阳高度的日变化：日出为0°逐渐增大正午最大逐渐减小日落为0°。知识拓展：在南（北）极圈有极昼现象出现时，南（北）极点的太阳高度无日变化，其太阳高度角的大小等于太阳直射点的纬度。二、正午太阳高度的计算计算方法1：正午太阳高度（H）的计算公式：H=90°-|当地纬度±直射点纬度|（同减异加）说明：“同减异加”，即两点同在北（南）半球，则两点纬度相减；两点分属南北不同半球，则两点纬度相加。如图所示，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（23.5°S）正午太阳高度：H＝90°－BC纬度差＝90°－（10°＋23.5°）＝56.5°。计算方法2：可利用“立竿见影”的方法进行正午太阳高度的测量与计算。如图所示，已知图中杆高为h，当太阳从3位置照射时的影长为L，则该日正午太阳高度H可通过公式计算：tanH=h/L。三、正午太阳高度的变化规律1.纬度变化规律（同时间但不同纬度）（近大远小）离直射点越近，正午太阳高度越大；离直射点越远，正午太阳高度越小。（1）夏至日：正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减。（2）冬至日：正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减。（3）春、秋分日：正午太阳高度由赤道向南北两侧递减。2.季节变化规律（同纬度但不同时间）（来增去减）地区北回归线及其以北南回归线及其以南回归线之间回归线上季节变化规律夏至日达最大值，冬至日最小冬至日达最大值，夏至日最小一年中有两次太阳直射一年中只有一次太阳直射图示核心知识点二：正午太阳高度的应用正午太阳高度在生产、生活中的六大应用（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，即判断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，如果已知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）确定房屋的朝向北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；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①太阳直射点上，物体的影长缩短为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。②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都有阳光照射，北回归线以北地区建造楼房时，两楼之间的最短距离应大于L＝h·cotH（H：冬至日正午太阳高度）。（6）计算热水器的安装角度太阳能集热板与地面之间的夹角（α）和当天正午太阳高度角（H）互余，如图，α＋H＝90°时效果最佳。核心知识点三：日照图的类型判读和应用一、日照图的类型1.地球公转轨道图在地球公转轨道图中，完整展现二分二至日的光照图，一般结合地轴方向、近日点、远日点进行判读。2.地球侧视图二分日时，晨昏线与经线重合。二至日时，晨昏线与南北极圈相切。下面的图在纵切面上昼夜半球不等分。3.极地俯视图中心为极点，外圆为赤道，虚线为南北回归线和南北极圈。4.斜侧（俯）视图观测点既不在赤道上空，也不在极点上空，观测到的光照情况即为斜侧（俯）视图。5.矩形投影图矩形投影图是将南北极点、南北极圈、南北回归线放大到与赤道一样长，它与实际图相比有很大的变形，离赤道越远，变形越大。判读此类图的关键是晨昏线、极昼极夜和赤道上的日出（6点）、日落（18点）时间等。6.局部图7.组合图图甲是将同一时刻，不同位置观测到的侧视图整合在一幅图上，图乙是将同一时刻，不同位置观测到的极地俯视图整合在一幅图上。二、日照图的应用1.晨昏线的确定（1）晨线：顺着地球自转方向，由夜半球（黑夜所在的半球）进入昼半球（白天所在的半球）的就是晨线。（2）昏线：由昼半球（白天）进入夜半球（黑夜）的就是昏线。2.确定地球自转方向（1）根据地球自转方向判断：北极上空看呈逆时针，南极上空看呈顺时针。说明：①若图中AB为昏线，BC为晨线，则地球呈逆时针方向自转，中心为北极点；②若AB为晨线，BC为昏线，则地球呈顺时针方向自转，中心为南极点。3.确定太阳直射点的位置（1）确定经度：①根据光照图中已知经线的地方时找到地方时为12时的经线。②从光照图中直观看出平分昼半球的经线。（2）确定纬度：根据与晨昏线相切的纬线的纬度来确定。直射点纬度与该纬线的纬度互余。例题：若与晨昏线相切的纬线的纬度为70°，则太阳直射点的纬度为90°－70°=20°。4.确定日期和季节根据晨昏线判断：①晨昏线经过南北两极，与某一经线圈重合，与所有纬线圈垂直相交，可判定这一天为春分日或秋分日。②晨昏线与南北极圈相切，北极圈及其以北出现极昼现象，可判定这一天是夏至日。③晨昏线与南北极圈相切，北极圈及其以北出现极夜现象，可判定这一天是冬至日。5.确定日出日落（1）确定时间：①晨线上的各地同时日出，昏线上的各地同时日落。②某地经线与晨线交点的地方时，为该地日出地方时；某地经线与昏线交点的地方时为该地日落地方时。（2）确定方向北半球夏半年（太阳直射点位于北半球时）：地球上（除极昼、极夜地区）日出方位均在东北，日落于西北。北半球冬半年（太阳直射点位于南半球时）：地球上（除极昼、极夜地区）日出方位均在东南，日落于西南。太阳直射赤道时，即春、秋分日，全球各地（除极点外），日出正东方，日落正西方。6.确定地方时（1）经过赤道与晨线交点的那条经线上的地方时为6时，经过赤道与昏线交点的那条经线上的地方时为18时。（2）太阳直射点所在经线上的地方时为正午12时，与之相对组成经线圈的那条经线上的地方时为0时（或24时）。例题1图1为甲、乙、丙三地等高旗杆正午影长变化曲线和朝向示意图，图2为①②③④四地正午太阳高度的变化示意图。读图，完成下面2题。1.下列有关图1中甲、乙、丙三地地理现象的判断，正确的是（）A.甲、乙两地有阳光直射现象B.一年中昼夜长短变化幅度最大的是乙地C.自转线速度：甲地丙地乙地D.一年中正午太阳高度变化幅度最小的是甲地2.图2中四条曲线能够反映乙地正午太阳高度变化的是（）A.①B.②C.③D.④答案：1.C2.C解析：1.本题组主要考查正午太阳高度的变化规律，难度中等。甲地日影在6月22日最短，12月22日最长，且始终朝北，说明其位于北温带地区；乙地的日影在8月上旬为0，说明其有直射现象，且位于南北回归线之间，由于乙地的日影朝北时间较长，可判断其位于北回归线与赤道之间。丙地在12月22日的日影为0，其他日期正午日影朝南，说明其位于南回归线上。三地中甲地纬度最高，乙地纬度最低，因而自转线速度甲地丙地乙地。2.乙地一年有两次直射现象，四条曲线中曲线③能表示一年有两次直射现象，与乙地的特点相符合，故C项正确；①②④一年均有一次直射现象，故排除A、B、D项。例题2下图为某地某时段正午物影变化示意图。读图，完成下面各题题。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2.该地纬度最可能位于（）A.赤道B.11.5°SC.11.5°ND.23.5°N答案：1.B2.C解析：本题组主要考查正午太阳高度的计算及规律，难度中等。第3题，N、M两日以6月22日为中点呈对称分布，且N位于6月22日之后。据此推知，N的日期可能为8月7日左右。第4题，该地5月5日有直射现象，说明该地位于北半球北回归线以南。。例题3福建某学生（26°N，119°E）对太阳能热水器进行了改造，将支架改为可调节式，如下图。读图完成下面小题。1.春分日，为了使热水器有更好的效果，热水器集热面与地面的交角α应该调节为（）A.23.5°B.26°C.64°D.64.5°2.下列地区，使用热水器效果最好的是（）A.海口B.重庆C.拉萨D.吐鲁番答案：1.B2.C解析：本题考查太阳高度角的运用，难度中等。1.春分日时，太阳直射点直射赤道，纬度为0°。当地纬度为26°N，与赤道纬度差为26°，根据太阳高度角计算公式，此地此时太阳高度角H＝90°－26°＝74°。为了使热水器有更好的效果，正午太阳光线应与太阳能热水器呈垂直角度。所以α应该调节为90°－74°＝26°。故选B。2.四个城市中，拉萨地处青藏高原，海拔高，空气稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱，太阳辐射最为强烈，太阳能最丰富，使用热水器效果最好。故选C。例题4据报道，南京（约32°N）高楼“紫峰大厦”建成后，家住北楼一楼的朱一龙惊喜地发现他家南面阳台全年正午都能照射到阳光（已知cot55°≈0.7）。读下图，回答下题。当初设计的两栋楼楼间距最有可能是（）A.250mB.360mC.515mD.715m答案：C解析：本题只要考查正午太阳高度应用，楼间距的计算，难度中等。南京（约32°N）冬至日正午太阳高度角最小。该地冬至日正午太阳高度为H=90-（32+23.5）＝34.5°，南侧紫峰大厦高h为358米，L为两楼间的距离。tanH=h/L＝cot55.5°，L=358/0.7≈511米。故选C。例题5下图为地球局部昼夜分布示意图（图中的阴影部分表示黑夜，其他部分表示白昼）。读图，回答下面各题。1.此时，北京时间是（）A.6时B.8时C.12时D.14时2.下列有关判断，正确的是（）A.该图是以北极点为中心的极地俯视图B.太阳直射点的地理坐标是（23.5°S，180°）C.该日是北半球夏至日，甲、乙、丙三地中昼最长的是甲地D.一年中甲、乙、丙三地昼长变化幅度最小的是乙地答案：1.B2.D解析：本题主要考查日照图的判读及相关知识，难度中等。该局部图复原后可转化成下图：第2题，180°经线是昼半球的中央经线，地方时应为12时，据此可以推算出北京时间为8时。第4题，根据经度变化可判断出地球自转方向为顺时针方向，该图是以南极点为中心的极地俯视图；南极圈及其以南地区出现极夜，可判断出太阳直射北回归线，为北半球夏至日；此时南半球纬度越高，昼越短，故甲、乙、丙三地中昼最长的是乙地；甲地所在经线为昼半球中央经线，故太阳直射点坐标为（23.5°N，180°）；从图中可以看出，甲、乙、丙三地中，乙地最靠近赤道，故其昼长变化幅度最小。（答题时间：30分钟）1.有关正午太阳高度变化的叙述，正确的是（）A.赤道上每天正午太阳高度相等B.正午太阳高度就季节变化而言，赤道以北的纬度，每年6月22日前后达最大值，12月22日前后达最小值C.正午太阳高度就纬度分布而言，春秋二分由赤道向南北两侧降低D.南北回归线上，太阳每年直射两次2.运城（35°N）某同学对传统的太阳能热水器进行改造（见下图），将太阳能热水器支架改造成活动形式。12月22日正午，为使热水器受热最多，需调节活动支架，使热水器集热板与地面的夹角为（）A.11°34′B.23°26′C.58°26′D.46°52′3.下图中①②③是甲、乙、丙、丁四地二分二至日的正午太阳光线。如果只考虑日照条件，则甲、乙、丙、丁四地楼间距最近的是（）A.甲B.乙C.丙D.丁4.下图为地球部分地区昼夜分布示意图，图中的阴影部分表示黑夜，其余部分表示白昼。关于甲、乙、丙三地正午太阳高度叙述错误的是（）A.甲地正午太阳高度是6º34′B.乙地正午太阳高度是23º26'C.三地正午太