地理新学案湘教版必修一讲义第一章 第三节 课时2 地球的公转

课时2地球的公转[学习目标]1.了解地球公转的方向、周期、角速度、线速度的变化。2.理解黄赤交角产生的原因及其影响。3.理解地球上昼夜长短变化和正午太阳高度变化的规律。4.掌握昼夜长短和正午太阳高度的计算方法。5.能够运用正午太阳高度及昼夜长短的变化规律，解决现实生活中楼间距、太阳能电池板安装等实用问题。6.了解四季、五带的划分及其地理意义。一、地球公转1．公转特征(1)定义：地球绕太阳运行。(2)方向：自西向东。(3)轨道：接近正圆的椭圆，太阳位于其中一个焦点上。(4)周期：1年，约为365日6时9分。(5)速度公转位置时间公转速度A点近日点1月初较快B点远日点7月初较慢2．黄赤交角思考北半球夏半年的天数是186天，冬半年的天数是179天。造成这种天数差异的原因是什么？答案北半球夏半年，地球运动至离太阳较远的位置，地球公转速度较慢，天数较长；北半球冬半年，地球运动至离太阳较近的位置，地球公转速度较快，天数较短。二、地球公转的地理意义1．太阳直射点的移动(1)原因：黄赤交角的存在引起太阳直射点的南北移动。(2)影响①南、北回归线：太阳光线直射点可能达到的最南和最北的纬度位置。②南、北极圈：一年中因地球公转导致昼夜交替现象消失的最大范围的界线。③五带划分：南、北回归线之间为热带；南、北极圈之内为寒带；热带与寒带之间为温带。2．正午太阳高度的变化(1)太阳高度：太阳相对于地平面的高度角，最大值为90°。(2)正午太阳高度：各地太阳高度在地方时12时时最大。(3)分布规律：正午太阳高度在太阳光直射的纬线上最大，向南、北两侧逐渐降低。3．昼夜长短的变化(以北半球夏季为例)(1)北半球：昼长夜短，纬度越高昼越长，夜越短，北极圈内有极昼现象。(2)南半球：昼短夜长，纬度越高昼越短，夜越长，南极圈内出现极夜现象。(3)赤道上：昼夜等长。4．四季更替(1)夏季是一年中白昼较长、正午太阳高度较大的季节。(2)冬季是一年中白昼较短、正午太阳高度较小的季节。(3)春秋两季是冬夏两季的过渡季节。判断1．太阳直射点所在的半球，昼长大于夜长。(√)2．太阳直射某地时，该地一定昼最长、夜最短。(×)3．纬度越高，昼夜长短的变化幅度越大。(√)4．同一纬线上正午太阳高度相等。(√)5．极昼现象出现时，极点的太阳高度无日变化，其太阳高度的大小等于太阳直射点的纬度。(√)地球公转eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(公转特征\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(绕转中心,轨道,公转方向,公转速度,公转周期)),黄赤交角\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(概念,成因与大小,太阳直射点的移动规律)),地球公转的地理意义\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(昼夜长短的变化\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(时空变化规律,极昼、极夜,昼夜长短的计算)),正午太阳高度的变化\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(时空变化规律,计算公式)),四季的划分,五带的划分))))探究点一黄赤交角及其影响美国《自然》杂志发表了康斯坦丁·巴特金的一项研究报告，该报告指出：在地球形成初期，一颗偏离正轨的年轻恒星接近太阳，这颗恒星牵引正在形成之中的地球，最终使地球轨道与太阳轨道之间形成一个倾斜角。这个倾斜角就是黄赤交角，它影响太阳直射的范围，对地球的自然地理环境产生了巨大的影响。1．黄赤交角反映了地球哪两种运动之间的关系？答案自转运动和公转运动。2．在下图中，标出黄道面、赤道面和黄赤交角(∠α)的数值，用标注有太阳直射现象的范围。答案3．太阳直射的范围与黄赤交角有何关系？若黄赤交角变为24.5°，太阳直射范围将会如何变化？答案太阳直射的范围相当于黄赤交角的二倍。若黄赤交角变为24.5°，太阳直射点在24.5°N～24.5°S之间移动，太阳直射范围变大。4．在下图中标注地球公转方向、自转方向和二分二至日。答案5．请在下图中标出二分二至日太阳直射点所在位置，并用平滑曲线连接起来。答案6．试总结黄赤交角度数与回归线度数、极圈度数之间的关系。答案黄赤交角度数＝回归线的度数；黄赤交角度数与极圈度数互余。1．黄赤交角的“一轴两面三角度”一轴地轴自转轴，与赤道面垂直两面黄道面地球公转的轨道面，与赤道面相交赤道面地球自转的平面，与地轴垂直三角度黄赤交角黄道面与赤道面的夹角，目前为23.5°地轴与黄道面夹角与黄赤交角互余，为66.5°地轴与赤道面夹角90°2.黄赤交角变化带来的具体影响影响的方面黄赤交角变大(小)太阳直射范围扩大(缩小)极昼和极夜现象范围扩大(缩小)五带的范围热带和寒带的范围扩大(缩小)，温带的范围缩小(扩大)3.太阳直射点南北移动的规律日期太阳直射点位置及移动方向春分日3月21日前后直射赤道，直射点向北移动夏至日6月22日前后直射北回归线，开始向南移动秋分日9月23日前后直射赤道，直射点向南移动冬至日12月22日前后直射南回归线，开始向北移动公转轨道上二分二至日的判断(1)日地距离法如下图，A点日地距离较近，时间为1月初应为冬至日稍后，B点日地距离较远，时间为7月初应为夏至日稍后，再结合地球的公转方向判断C为春分日稍后，D为秋分日稍后。(2)地轴倾向法(连线法)①连接日心和地心，将该线作为太阳光线。②该线与地球表面的交点为太阳直射点(因为太阳光线与该点的地球表面垂直)。③观察该点所在的南北半球位置：若在北半球(B点)则为北半球夏至日(太阳直射北回归线)；若在南半球(D点)则为北半球冬至日(太阳直射南回归线)。(3)垂线法(晨昏线法)①过地心(图中圆心)作太阳光线的垂线；该线为晨昏线(晨昏线与太阳光线始终垂直，且其所在平面通过地心)。②观察南北极的极昼极夜状况，若北极圈内出现极昼、南极圈内出现极夜，则为北半球夏至日，反之为北半球冬至日。(2018·大庆高一检测)读“黄赤交角示意图”，回答1～2题。1．图中序号表示黄赤交角的是()A．①B．②C．③D．④2．假如黄赤交角变为15°，则()A．热带范围扩大B．温带范围不变C．北极圈纬度为75°ND．南回归线南移答案1.A2.C解析第1题，黄赤交角是赤道面和黄道面之间的夹角，③是黄道面，④是赤道面。第2题，黄赤交角度数＝回归线度数＝90°－极圈度数，假如黄赤交角变为15°，回归线度数也变为15°，极圈度数变为75°，则热带范围缩小，温带范围扩大，南回归线北移。探究点二正午太阳高度的变化材料一近年来，随着城市建设速度加快，住宅建设用地供应紧张，加之一些城市在对新建住宅楼规划审批环节中存在漏洞，有些开发商违规施工，超规划建设，导致新建住宅楼层数过多，密度过大，影响相邻建筑的通风、采光，使基于“阳光权”引发的纠纷日益增多。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。”材料二济南在二分二至日的正午太阳高度示意图。1．材料影响建筑物采光和日照的主要因素在地理学中主要是指什么？答案正午太阳高度。2．材料，①②③分别表示哪一日期的正午太阳高度？其中，决定济南楼间距大小的是哪一个？在③这一天，全球正午太阳高度的变化规律是怎样的？答案①表示夏至，②表示春、秋分，③表示冬至。其中，③决定济南楼间距的大小。冬至日，全球正午太阳高度自南回归线向南北两侧递减。3．在下图中画出二分二至日时的正午太阳高度空间变化曲线，并总结正午太阳高度的纬度变化规律。答案纬度变化规律：正午太阳高度从太阳直射点所在纬线向南北两侧递减。4．下表为正午太阳高度的季节变化规律，把表格补充完整。北回归线及其以北地区一年有一次最大值(________日前后)，一次最小值(________日前后)南回归线及其以南地区一年有一次最大值(________日前后)，一次最小值(________日前后)南北回归线之间(除赤道外)一年有______最大值(________时最大)，一次最小值(南半球出现在6月22日前后，北半球出现在12月22日前后)赤道地区一年有两次最大值(______、________)、两次最小值(夏至、冬至)递变规律来增去减(直射点向本地所在纬线移来，则正午太阳高度________，移去则________)答案北回归线及其以北地区一年有一次最大值(6月22日前后)，一次最小值(12月22日前后)南回归线及其以南地区一年有一次最大值(12月22日前后)，一次最小值(6月22日前后)南北回归线之间(除赤道外)一年有两次最大值(太阳直射时最大)，一次最小值(南半球出现在6月22日前后，北半球出现在12月22日前后)赤道地区一年有两次最大值(春分、秋分)、两次最小值(夏至、冬至)递变规律来增去减(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)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太阳高度越大，影子越短，太阳高度越小，影子越长。一天中日影的变化规律：日出最长eq\o(→,\s\up7(逐渐变短))正午最短eq\o(→,\s\up7(逐渐变长))日落最长，且日影方向与太阳方位相反。(4)计算楼间距一般来说，纬度较低的地区，楼间距较近；纬度较高的地区，楼间距较远。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)。正午太阳高度的计算方法(1)公式：H＝90°－两点纬度差(2)含义①H：观测点的正午太阳高度。②两点：太阳直射点、观测点。③纬度差：若两点在同一半球，用较高纬度减去较低纬度；若两点分属于南、北半球，将两点的纬度求和。如下图所示：当太阳直射B点(10°N)时，A点(30°N)正午太阳高度是HA＝90°－＝90°－(30°－10°)＝70°。当太阳直射B点(10°N)时，C点(23.5°S)正午太阳高度是HC＝90°－＝90°－(10°＋23.5°)＝56.5°。(2018·辽宁省实验期中)下图为“我国某地春分日时正午太阳与头顶夹角示意图”。据此回答3～5题。3．该地此日正午太阳高度是()A．28°B．62°C．90°D．0°4．该地的地理纬度是()A．18°NB．28°NC．32°ND．52°N5．次日该地正午太阳高度将()A．变大B．变小C．不变D．不确定答案3.B4.B5.A解析第3题，据图可以判断该地正午太阳高度为90°－28°＝62°。第4题，据正午太阳高度计算公式可知，当地纬度为90°－62°＝28°N(太阳直射点在赤道上)。第5题，春分日过后太阳直射点北移，与28°N的纬度差变小，故该地正午太阳高度将变大。探究点三昼夜长短的变化“日出而作，日落而息”，是我们大多数人的生活状态。但有那么一些人，他们生活在极地地区，要面对极昼或极夜的困扰。极昼期，人的生物钟紊乱；极夜期，长时间的黑暗给人们带来心理上的负面影响。1．在下列图中画出太阳光线及晨昏线，用阴影标注夜半球。(提示：晨昏线与太阳光线垂直。)答案2．图a为“夏至日全球的昼长分布图”，总结夏至日全球昼夜长短分布规律。答案北半球昼长夜短，纬度越高，昼越长、夜越短，北极圈及其以北地区出现极昼现象；南半球昼短夜长，纬度越高，昼越短、夜越长，南极圈及其以南地区出现极夜现象。3．图b为“冬至日全球的昼长分布图”，总结冬至日全球昼夜长短分布规律。答案北半球昼短夜长，纬度越高，昼越短、夜越长，北极圈及其以北地区出现极夜现象；南半球昼长夜短，纬度越高，昼越长、夜越短，南极圈及其以南地区出现极昼现象。4．图c为“春分日和秋分日全球的昼长分布图”，总结二分日全球昼夜长短分布规律。答案全球昼夜平分。5．指出太阳直射点位置与极昼、极夜范围的关系。答案出现极昼、极夜的最低纬度＝90°－太阳直射点所在纬度。1．“两看”太阳直射点，确定昼夜长短状况和变化(1)昼夜长短状况——看“位置”太阳直射点的位置决定昼夜长短状况。太阳直射点在哪个半球，哪个半球昼长夜短，且越向该半球的高纬度地区白昼时间越长。如下图所示：(2)昼夜长短变化——看“移动”太阳直射点的移动方向决定昼夜长短的变化趋势，纬度高低决定昼夜长短的变化幅度。太阳直射点向哪个半球移动，哪个半球昼变长、夜变短；且纬度越高，昼夜长短变化幅度越大。如下图所示：2．昼夜长短变化的规律(1)对称规律：同一纬线上各点昼夜长短相同(同线等长)；南北半球同纬度昼夜长短相反。二分日前后时间间隔相同的两日期，昼夜长短状况相反。二至日前后时间间隔相同的两日期，昼夜长短状况相同。(2)递增规律：太阳直射点所在半球昼长夜短，且纬度越高，昼越长。另一半球相反。(3)变幅规律：赤道处全年昼夜平分；纬度越高昼夜长短的变化幅度越大。(4)极昼、极夜规律：极昼(极夜)的起始纬度＝90°－太阳直射点的纬度。纬度越高，极昼(极夜)出现的天数越多。3．全球日出、日落方位太阳直射点位置非极昼、极夜地区极昼地区(极点除外)北半球东北日出、西北日落正北日出、正北日落赤道正东日出、正西日落南半球东南日出、西南日落正南日出、正南日落昼夜长短的计算方法(1)根据昼弧或夜弧的长度进行计算：昼(夜)长时数＝昼(夜)弧度数/15°。(2)根据日出或日落时间进行计算：地方时正午12时把一天的白昼平均分成相等的两份。①昼长＝日落时间－日出时间②昼长＝(12－日出时间)×2③昼长＝(日落时间－12)×2注意：公式①中的日出、日落时间可以不是地方时，只要两者统一标准即可。公式②③中的日出、日落时间必须是地方时。下图是“北京时间2016年11月18日甲、乙、丙、丁四地的昼夜长短分布示意图”，图中阴影部分表示黑夜。读图完成6～7题。6．四地自北向南排列正确的是()A．甲、乙、丙、丁B．丙、丁、乙、甲C．乙、甲、丁、丙D．甲、乙、丁、丙7．四地中最有可能为石家庄的是()A．甲地B．乙地C．丙地D．丁地答案6.D7.B解析第6题，北京时间2016年11月18日，为北半球冬季，越往北昼越短、夜越长。结合上图可知，四地自北向南排列正确的是甲、乙、丁、丙，D正确。第7题，北京时间2016年11月18日，石家庄昼短夜长，排除丙和丁。石家庄位于北京附近，故当地的正午(白昼的平分线)应在北京时间12点附近，故乙地最符合。B正确。下图是“地球公转的轨道示意图”，图中甲、乙、丙、丁四点将轨道均匀分成四等份。读图回答1～2题。1．地球在公转轨道上运动所用时间最少的一段是()A．甲→乙B．乙→丙C．丙→丁D．丁→甲2．每年的11月11日被称为“光棍节”，这一天也是网购最集中的日子。此时地球在公转轨道的位置距甲、乙、丙、丁四点最近的是()A．甲点B．乙点C．丙点D．丁点答案1.A2.A解析第1题，从图中看出P点表示地球在近日点附近。甲、乙、丙、丁四点将地球公转的轨道均匀分成四等份，根据图中太阳的位置可以判定甲→乙段地球经过近日点，运动速度最快，用时最少。第2题，11月11日地球在秋分后大约一个半月，故应靠近甲点。读下表，完成3～4题。地点最短昼长最长昼长三亚(18°15′N)约11小时约13小时漠河(53°33′N)约7小时约17小时3.三亚昼最长时的节气是()A．冬至B．夏至C．春分D．秋分4．漠河昼长()A．始终长于三亚B．变化幅度小于三亚C．始终短于三亚D．变化幅度大于三亚答案3.B4.D解析第3题，三亚位于北半球，北半球的夏至日，三亚白昼最长。第4题，北半球冬半年漠河昼长短于三亚，北半球夏半年漠河昼长长于三亚；纬度越高昼长的变化幅度越大，漠河纬度比三亚高，故漠河昼长变化幅度大于三亚。5．下图为“地球某日日照图”，图中阴影部分表示夜半球。读图回答下列问题。(1)该图表示的是每年________(节气)日的情况。此刻太阳直射点的地理坐标是________。(2)图中，甲、乙两地均位于晨昏线中的________线上，乙地日出时刻是________时。(3)此日我国南极中山考察站(69°S,76°E)的黑夜长________小时。(4)图示所示日期，下列地点中正午太阳高度达一年中最大值的是(双选)()A．北京B．海口C．甲地D．乙地(5)该日甲地正午太阳高度是________。答案(1)夏至(23.5°N,180°)(2)晨3(3)24(4)AD(5)66.5°解析(1)根据图示可知，北极圈及其以北地区出现极昼现象，应为北半球的夏至日，此刻太阳直射点在北回归线(23.5°N)上，由图可知180°经线平分昼半球，即此时太阳直射180°经线。所以此刻太阳直射点的地理坐标是(23.5°N,180°)。(2)根据地球自西向东自转可知，甲乙均位于由夜入昼的晨线上，乙地此时正值日出，地方时为3时。(3)此日，南极圈内出现极夜现象，我国南极中山考察站位于南极圈内，其夜长为24小时。(4)图示日期，北回归线及其以北地区正午太阳高度达一年中最大值，据此，选AD。(5)该日太阳直射点在北回归线(23.5°N)，甲地位于赤道，其正午太阳高度＝90°－(23.5°－0°)＝66.5°。2018年2月16日是中华民族的传统节日“春节”，下图为“地球绕日公转二分二至日示意图”。据此，回答1～3题。1．“春节”这一天太阳直射点()A．位于北半球，在向南移动B．位于北半球，在向北移动C．位于南半球，在向北移动D．位于南半球，在向南移动2．“春节”这一天地球的绕日公转位置最接近图中的()A．a点B．b点C．c点D．d点3．地球公转速度逐渐变慢的时段是()A．①～②B．②～③C．③～④D．④～①答案1.C2.D3.D解析第1题，在图示中①位置的地球上画出垂直于地轴的赤道，画直线连接太阳和地球的球心，观察直线与地球表面的交点在赤道以北，说明①位置为太阳直射北回归线，为夏至日，时间为6月22日；同理可判得，③位置为冬至日，太阳直射南回归线，时间为12月22日，根据地球的公转方向可以判断②为秋分，④为春分；2月16日为春节，位于冬至日与春分日之间，太阳直射南半球，同时向北移，故答案选C项。第2题，由上题分析可知，春节期间太阳直射点在南半球并且向北移，位于冬至日和春分日之间，此时地球位置最接近轨道上③与④之间的d点，故选D项。第3题，地球公转的速度，在近日点最快，时间为1月初，远日点最慢，时间为7月初，由近日点到远日点速度逐渐变慢，近日点在冬至日之后，远日点在夏至日之后，③为冬至日，①为夏至日，由③到④，速度先变大再变小，由④到①速度逐渐变小，故答案选D项。下图是“地球赤道与公转轨道的示意图”。读图，回答4～6题。4．图中能表示黄赤交角的是()A．①B．②C．③D．④5．当太阳直射点位于图中P点时，北半球的节气应是()A．春分B．夏至C．秋分D．冬至6．确定南北回归线的度数是依据()A．日地距离B．黄赤交角C．地球自转周期D．地球公转速度答案4.A5.B6.B解析第4题，黄赤交角是地球自转轨道面(赤道面)和公转轨道面(黄道面)的夹角，从图中看出①表示黄赤交角。第5题，从图中看出，此时太阳直射北回归线，应为北半球夏至日。第6题，黄赤交角的度数和回归线的纬度数是相等的，与极圈的纬度数互余。下图为“山东省某地停车场示意图”，箭头①②③代表二分二至日的正午太阳光线。读图，回答7～8题。7．下列节气，正午时能够遮阳的车位最多的是()A．春分日B．夏至日C．秋分日D．冬至日8．当太阳光线为③时，该日山东省()A．正处梅雨季节B．全省草木葱绿C．一年中日出最晚D．各地昼夜等长答案7.B8.C解析第7题，由于该停车场位于山东省(北半球)，在一年中夏至日正午太阳高度最高，冬至日正午太阳高度最低，所以，在夏至日时正午能够遮阳的车位最多。第8题，由上题中的分析可知，图中箭头①代表夏至日，箭头②代表春分日、秋分日，箭头③代表冬至日，故当太阳光线为③时，该日山东省在一年中日出最晚。下表中所列的是12月22日的甲、乙、丙、丁四地白昼时间。根据表中的数据回答9～11题。甲地乙地丙地丁地白昼时间5小时30分9小时09分11小时25分13小时56分9.四地中属于南半球的是()A．甲地B．乙地C．丙地D．丁地10．四地所处纬度按从高到低顺序排列正确的是()A．甲乙丙丁B．甲乙丁丙C．丙丁乙甲D．丁丙乙甲11．造成四地白昼时间差异的主要因素是()①地球公转②地球自转③黄赤交角的存在④地方时的不同A．①②B．②③C．③④D．①③答案9.D10.B11.D解析第9题，12月22日(北半球冬至日)，太阳直射南回归线，南半球各地昼长夜短，即昼长超过12小时，北半球各地昼长均小于12小时。第10题，纬度越高昼夜长短变化幅度越大，赤道上终年昼夜平分(即为12小时)。丙、丁两地相对