課時4正午太陽高度的變化與應用課程標準結合實例，說明地球運動的地理意義。學習目標1.結合材料，說明不同區(qū)域正午太陽高度的大小和變化，解釋太陽高度的時空分布規(guī)律。(區(qū)域認知)2.運用正午太陽高度解決實際問題，如樓間距、太陽能熱水器的安裝角度等。(地理實踐力)知識點一正午太陽高度的變化1．太陽高度角(1)太陽高度角太陽光線與地平面的交角(即太陽在當地的仰角)，叫作太陽高度角，簡稱太陽高度(如圖甲所示)。在太陽直射點上，太陽高度是90°；在晨昏線上，太陽高度是0°。(2)正午太陽高度一天中太陽高度最大值出現在正午，稱為正午太陽高度(如圖乙所示)。正午太陽高度的計算(1)公式：H＝90°－兩點緯度差。(2)含義①H：觀測點的正午太陽高度。②兩點：太陽直射點、觀測點。③緯度差：若兩點在同一半球，用較高緯度減去較低緯度；若兩點分屬于南、北半球，將兩點的緯度求和。如圖所示：當太陽直射B點(10°N)時，A點(30°N)正午太陽高度HA＝90°－AB緯度差＝90°－(30°－10°)＝70°。當太陽直射B點(10°N)時，C點(23°26′S)正午太陽高度HC＝90°－BC緯度差＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′。2．正午太陽高度的變化規(guī)律(1)緯度變化規(guī)律同一時刻，各地正午太陽高度從太陽直射點所在緯度向南北兩側遞減。如下圖所示：①春秋分：由赤道向南北兩方降低。②夏至日：由北回歸線向南北兩方降低。③冬至日：由南回歸線向南北兩方降低。(2)季節(jié)變化規(guī)律①北半球夏至日eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(一年中最大值：北回歸線及其以北地區(qū),一年中最小值：南半球各緯度))②北半球冬至日eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(一年中最大值：南回歸線及其以南地區(qū),一年中最小值：北半球各緯度))③春、秋分日：赤道上達一年中最大值，其他地區(qū)介于最大值與最小值之間。(1)“遠小近大”：距離太陽直射點所在緯線越遠，正午太陽高度越小；距離越近，則越大。(2)“來增去減”：太陽直射點向本地所在緯線移來，則正午太陽高度增大，移去則減小。(3)“同線相等”：同一緯線上，同一日正午太陽高度相等。(4)“對稱規(guī)律”：以太陽直射點所在緯線為對稱軸，南北對稱的兩條緯線，正午太陽高度相等。如下圖所示：(5)正午太陽高度的年變化規(guī)律南、北回歸線之間緯度越高，正午太陽高度變化幅度越大(由23°26′增大至46°52′)，赤道上為23°26′，回歸線上為46°52′回歸線至極圈之間各緯度正午太陽高度變化幅度相同(均為46°52′)極圈以內地區(qū)緯度越高，正午太陽高度變化幅度越小(由46°52′減小至23°26′)，極圈上為46°52′，極點上為23°26′(2024·江西南昌期中)下表為“2023年冬至日時我國四個城市的正午太陽高度統(tǒng)計表”。據此完成1～2題。城市正午太陽高度甲26°42′乙41°32′丙36°50′丁64°01′1.四個城市中緯度最低的是()A．甲B．乙C．丙D．丁2．四個城市中，最有可能是北京的是()A．甲B．乙C．丙D．丁答案1.D2.A解析第1題，結合正午太陽高度的計算公式可知，距離太陽直射點越近，正午太陽高度越大。北半球冬至日時太陽直射點位于南回歸線。我國城市均位于北半球，由表可知，丁城市的正午太陽高度最大，說明離南回歸線最近，緯度最低。第2題，冬至日北京的正午太陽高度＝90°－(40°＋23°26′)＝26°34′，與表中甲城市最為接近。知識點二正午太陽高度的應用1．確定地方時當某地太陽高度達一天中的最大值時，日影最短，當地的地方時是12時。2．判斷日影長短及方向：太陽高度越大，影子越短；太陽高度越小，影子越長。一天中日影的變化規(guī)律：日出、日落最長，正午最短，且日影方向與太陽方位相反。3．確定房屋的朝向(1)北回歸線以北的地區(qū)，正午太陽位于南方，房屋朝南。(2)南回歸線以南的地區(qū)，正午太陽位于北方，房屋朝北。4．判斷樓房間距、樓高以北回歸線以北地區(qū)建房為例，為保證一樓全年均有陽光照到，兩樓之間的最短距離L與樓高h的關系如圖所示(H為冬至日當地的正午太陽高度)，L應大于h·cotH。5．計算太陽能熱水器的安裝角度集熱板與地面之間的夾角α應等于當天正午太陽高度的余角。如圖所示，α＋H＝90°時效果最佳。太陽能熱水器的安裝傾角＝兩點緯度差(即當地緯度和太陽直射點緯度的差值)。6．判斷房間采光面積一般情況下，正午太陽高度越大，照射到房間里的面積越小，即夏季照射面積小，冬季照射面積大。北回歸線以北的地區(qū)，太陽光線正午從南窗射入；南回歸線以南的地區(qū)，太陽光線正午從北窗射入。11月22日，某地理研究性學習小組在觀測房屋采光狀況時，發(fā)現甲樓陰影恰好投在乙樓中央擋住乙樓1～3層中部(如圖所示)，該地緯度為31.8°N、經度為117.2°E。1．[綜合思維]12月22日，該地理小組再次觀測，發(fā)現甲樓陰影投在乙樓的層數，發(fā)生了怎樣的變化？答案甲樓陰影投在乙樓的層數明顯增加，高于原來的1～3層。2．[地理實踐力]12月22日之后，甲樓陰影投在乙樓的層數將會怎樣變化？答案甲樓陰影投在乙樓的層數將逐漸變小，甲樓影長變短，甚至遮擋不住乙樓。3．[綜合思維]造成這種變化的主要原因是什么？答案太陽直射點的南北移動。(2024·山西大同階段練習)下圖為“浙江省某地的汽車停車場示意圖”，箭頭①②③代表二分二至日的正午太陽光線。讀圖，完成1～2題。1．正午平頂遮陽棚的影子達到最大時，正值當地的()A．春分日 B．夏至日C．秋分日 D．冬至日2．圖中，箭頭P指示的方位是()A．東B．南C．西D．北答案1.D2.D解析第1題，根據材料，箭頭①②③代表二分二至日的正午太陽光線。據圖可知，①太陽高度最大，為夏至日；③太陽高度最小，為冬至日；②為春、秋分日。正午平頂遮陽棚的影子達到最大時，即正午太陽高度最小時，正值當地的冬至日。第2題，由材料可知，該地位于浙江省，在北回歸線以北地區(qū)。結合圖示信息可知，箭頭P指示的方位是北。課時對點練[分值：66分](選擇題1～10題，每小題3分，共30分)(2024·山東濟南質檢)讀下圖(圖中陰影表示黑夜)，完成1～2題。1．下列關于①地的敘述，正確的是()A．位于東半球B．此刻太陽高度為90°C．自轉線速度為0D．正午太陽高度為90°2．圖示日期，①②③三地正午太陽高度()A．①>②>③ B．①>③>②C．②>③>① D．③>①>②答案1.D2.A解析第1題，根據圖中已知經線進行判斷，①點的經度為90°W，位于西半球，A錯誤；根據地球自轉方向可知，①點在昏線上，所以此刻太陽高度為0°，B錯誤；此時晨昏線與經線重合，日期為春分日或秋分日，太陽直射點位于赤道，因此①點正午太陽高度為90°，D正確；①點位于赤道上，自轉線速度為1670km/h，C錯誤。第2題，由上題可知太陽直射點位于赤道，此時全球正午太陽高度由赤道向南北兩方降低，赤道上正午太陽高度為90°，圖中三地緯度由低到高依次為①②③，因此該日三地正午太陽高度：①>②>③，A正確。如圖為“某日地球晝夜分布示意圖”，陰影部分表示夜半球。讀圖，回答3～4題。3．甲地該日的正午太陽高度為()A．0° B．43°08′C．66°34′ D．90°4．乙地在該日后4個月內正午太陽高度的變化規(guī)律是()A．不斷增大 B．先減小，后增大C．不斷減小 D．先增大，后減小答案3.B4.D解析第3題，由圖示可知，該日北極圈及其以北地區(qū)出現極晝現象，太陽直射點位于北回歸線；甲地位于南回歸線上，甲地的正午太陽高度＝90°－(23°26′＋23°26′)＝43°08′。B項正確。第4題，圖示日期是北半球夏至日，在未來4個月內，太陽直射點由北回歸線向南移動，到赤道再繼續(xù)向南半球移動，乙地位于赤道上，故其正午太陽高度先增大，后減小。D項正確。(2024·甘肅蘭州開學考試)西鄉(xiāng)(33°N)某同學對傳統(tǒng)的太陽能熱水器進行改造(如圖)設計：將太陽能熱水器集熱板裝在一個大玻璃箱里，并將熱水器的支架改造成活動形式，可以自由升降。讀圖，完成5～6題。5．9月23日，為使熱水器有最好的效果，調節(jié)支架使熱水器吸熱面與地面的夾角為()A．23°26′ B．33°C．57° D．66°34′6．一年中，活動支架高度最低的日期是()A．春分日 B．夏至日C．秋分日 D．冬至日答案5.B6.B解析第5題，9月23日，太陽直射點位于赤道，當地緯度為33°N，所以當地的正午太陽高度為57°，在圖中，H為正午太陽高度，所以H為57°，熱水器有最好的效果，太陽能集熱板要與正午太陽光線垂直，即圖中的α與H互余，因此α為33°，故選B。第6題，為了最大限度接受太陽光照，太陽能熱水器與地面的傾角和正午太陽高度始終保持互余關系。當該地正午太陽高度最大時，活動支架高度最低，時間為夏至日，B正確。(2024·四川成都月考)2022年10月26日，中國第39次南極科考隊從上海出發(fā)，搭乘“雪龍2號”極地科考破冰船前往南極執(zhí)行科考任務。于2023年4月上旬返回上海基地。據此完成7～8題。7．該批科考隊員出發(fā)至返回期間，上海白晝()A．先變短后變長 B．一直變短C．先變長后變短 D．一直變長8．該批科考隊員出發(fā)至返回期間，下圖所示符合上海正午太陽高度變化趨勢的是()答案7.A8.B解析第7題，此次科考日期從2022年10月26日到2023年4月上旬，根據太陽直射點的回歸運動規(guī)律，12月22日之前太陽直射點向南移動，上海白晝變短，12月22日后太陽直射點向北移動，上海白晝變長，所以由出發(fā)至返回期間上海白晝先變短后變長，A正確。第8題，太陽直射點在2022年10月26日到12月22日之間一直向南移動，上海在北回歸線以北，所以正午太陽高度逐漸變小，太陽直射點在2022年12月22日到2023年4月上旬一直向北移動，上海正午太陽高度逐漸變大，B正確。(2023·浙江嘉興月考)讀“某地一年內某時段正午太陽高度變化圖”(其中A對應的日期為6月22日)，完成9～10題。9．該地的緯度可能是()A．0°B．10°NC．10°SD．23°26′N10．在AB區(qū)間內()A．該地一直晝長夜短B．地球公轉速度一直在變快C．太陽直射點在南半球D．太陽直射點正在向北移動答案9.B10.A解析第9題，該地一年內有兩天正午太陽高度達到90°，即該地每年有兩次太陽直射現象，因此該地應位于南北回歸線之間，回歸線上(緯度23°26′)一年只有一次太陽直射現象，排除D；圖中顯示，該地兩次太陽直射現象出現在A對應的6月22日前后，且6月22日的正午太陽高度不是一年中的最小值，由此可以判斷該地位于北半球，排除A、C，故選B。第10題，題意表明，A對應的日期為6月22日，因此AB區(qū)間應為夏至日之后至太陽直射該地的一段時間。根據上題分析可知，該地位于北半球，夏至日之后至太陽直射該地，太陽直射點位于北半球，北半球各地均晝長夜短，A正確、C錯誤；夏至日之后，先靠近7月初，7月初地球位于遠日點，公轉速度最慢，因此夏至日后的時段地球的公轉速度應首先減慢，B錯誤；夏至日太陽直射點到達最北位置，夏至日之后太陽直射點向南移動，D錯誤。故選A。(選擇題11～16題，每小題4分，共24分)(2024·江蘇南京期中)某開發(fā)商分別在北京(約40°N)和宣城(約31°N)開發(fā)了兩個樓盤。兩地均設計了朝向和樓高相同的戶型，下面分別是“戶型結構圖”(甲)和“樓盤規(guī)劃設計圖”(乙)。據此完成11～12題。11．位于宣城①棟(乙圖)住戶一年中正午太陽照射進客廳(圖甲)內面積最大的時間最接近()A．元旦B．勞動節(jié)C．兒童節(jié)D．國慶節(jié)12．上級部門對兩地小區(qū)樓盤規(guī)劃設計圖審批時，相同的設計在北京卻沒有通過，被要求修改，最終修改的方案可能是()A．擴大東西樓的樓間距B．降低南側樓房的高度C．縮小南北樓的樓間距D．降低北側樓房的高度答案11.A12.B解析第11題，正午太陽高度越小，房屋內照射面積越大；宣城位于北半球，冬至日(12月22日前后)正午太陽高度最小，正午太陽照射進客廳內的面積最大。故選A。第12題，北京緯度較宣城高，冬至日正午太陽高度較小，影子較長，因此應擴大南北樓間距，A、C錯誤；正午太陽位于正南方，因此應降低南側樓房的高度，B正確、D錯誤。(2024·吉林白城期中)下圖為“某日正午海口(20°N)某住宅小區(qū)景觀示意圖”。據此完成13～14題。13．該日最接近()A．3月10日 B．6月30日C．9月10日 D．12月30日14．為獲得最佳光效，此日該地樓頂的太陽能集熱板與樓頂水平面可調整為()A．18°B．36°C．54°D．72°答案13.C14.A解析第13題，根據圖示，此日海口正午太陽高度為72°，且太陽位于海口南側，海口的緯度為20°N，根據正午太陽高度H＝90°－緯度差，計算可知此日太陽直射點的緯度為2°N。因此該日最接近9月10日。3月10日時太陽直射點位于赤道以南，6月30日太陽直射點接近北回歸線，12月30日太陽直射點接近南回歸線。因此C正確。第14題，太陽能集熱板與樓頂水平面的夾角與正午太陽高度互余，該日海口正午太陽高度為72°，因此太陽能集熱板與樓頂水平面的夾角可調整為18°。A正確。天津王先生的家在一個高層建筑的二樓，令他煩惱的是，因為南樓遮擋，寒冬的正午直到1月16日陽光才能照射進陽臺。朋友李先生家的頂樓陽臺則沒有這種煩惱，但為了更好地晾曬衣服，李先生家的伸縮式晾衣架的高度在不同季節(jié)還需調整。據此回答15～16題。15．王先生家的陽臺正午時分每年沒有陽光射入的時間大約為()A．18天 B．36天C．25天 D．50天16．與上海的同等情況相比較，李先生家正午時懸掛晾衣架的繩索長度()A．冬季長，夏季短 B．冬季長，夏季長C．冬季短，夏季長 D．冬季短，夏季短答案15.D16.D解析第15題，正午太陽高度越小，南樓產生的影子越長，北樓被遮擋的時間越長。由材料分析可知，王先生家在冬季的正午直到1月16日陽光才能照射進陽臺；根據太陽直射點的回歸運動可知，12月22日前后，太陽直射南回歸線，天津正午太陽高度最小，之后逐漸變大，1月16日距離12月22日相差25天，在12月22日之前的25天內，也沒有陽光照射進王先生家的陽臺，即一共50天左右。第16題，上海的緯度較天津低，因此冬季和夏季的正午太陽高度都較天津的大，物體影子較短，室內光照面積較小，所以在晾曬衣物時，相同情況下晾衣架的高度低一點，繩索則需要長一點。因此，天津李先生家正午時懸掛晾衣架的繩索長度較短。17．(2023·遼寧營口期中)圖1、圖2表示同一時