2018-地理高一课堂讲义人教版必修一第一章行星地球1-3-3

第3课时昼夜长短和正午太阳高度的变化四季更替和五带课程标准分析地球运动的地理意义。学习目标1.理解昼夜长短的纬度变化规律及季节变化规律。2.理解正午太阳高度的空间和时间分布规律。3.了解四季更替现象和五带划分标准。[基础知识梳理]一、昼夜长短和正午太阳高度的变化1.昼夜长短的变化(1)春分日至秋分日北半球各纬度昼长大于夜长，纬度越高，昼越长，夜越短，北极四周出现极昼现象，南半球反之。(2)秋分日至次年春分日北半球各纬度昼长小于夜长，纬度越高，昼越短，夜越长，北极四周有极夜现象，南半球反之。(3)春、秋分日全球各地昼夜等长，都是12小时。2.正午太阳高度的变化同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点向南、北两侧递减。二、四季更替和五带1.形成原因：昼夜长短和正午太阳高度的时空变化。3.五带(1)划分界线：南、北回归线和南、北极圈。(2)五带的划分：包括热带，南、北温带，南、北寒带。【思考】1.为什么我国北方夏季太阳能热水器的集热效果要比冬季好些？提示夏季太阳高度角大，白昼长，获得的太阳辐射多。2.为什么我国北方的楼房间距要比南方大？提示一年中的四个季节，我国南方的正午太阳高度角都比北方大，楼房的影子短，楼房间距小。3.全球哪些纬度地区会有明显的“四季”特征，哪些地区没有？提示中纬度地区有，低纬度和高纬度地区没有。[预习效果自测]1.全球各地昼夜等长的日期是()A.不存在 B.秋分日C.冬至日 D.夏至日解析春、秋分日全球昼夜等长。答案B2.6月22日，正午太阳高度达到一年中最大值的地区是()A.赤道以北地区B.赤道附近地区C.南、北回归线之间的地区D.北回归线及其以北地区解析夏至日时，北回归线及其以北地区正午太阳高度达到一年中的最大值，南半球达一年中的最小值。答案D日晷是古代先民利用日影测得时刻的一种计时仪器。小明同学去北京故宫参加社会实践活动，观察了安放在太和殿前的日晷，并绘制了当时的“日晷计时示意图”。据图完成3～4题。3.此处安放的日晷，其晷面与地平面的夹角应接近()A.35度 B.40度C.45度 D.50度4.小明同学观测日晷的时间最可能为()A.9时 B.11时C.13时 D.15时解析第3题，根据晷针垂直于太阳视运动的轨道平面，上端指向北极星方向，判断晷针与地面的夹角应为所在地点的地理纬度，北京纬度为40°N，所以晷面与地面的夹角为50°。第4题，由图示知，此时晷针指向巳时，距离午时的夹角为15°，所以此时日影对应的时刻为11时。答案3.D4.B5.6月22日，下列城市中白昼最长的是()A.莫斯科 B.悉尼C.新加坡 D.广州解析6月22日这一天是北半球的夏至日，北半球昼长夜短，昼长大于12小时，且纬度越高，昼越长；悉尼位于南半球，昼长小于12小时；莫斯科位于北半球纬度最高，所以昼最长。答案A6.假如地轴与黄道相交成90°，那么，地球自转和公转，可能发生的现象是()①全球任何地方得到的太阳热量均相等②沿地球表面作水平运动的物体不存在偏转现象③全球任何纬度都昼夜平分④地球上任何地方都无四季变化A.①② B.②③C.③④ D.②④解析假如地轴与黄道相交成90°，那么，黄道面与赤道面重合，太阳始终直射赤道，全球纬度相同地方理论上得到的太阳热量均相等，①错。沿地球表面作水平运动的物体只有赤道上不存在偏转现象，②错。太阳直射赤道时，全球任何纬度都昼夜平分，③对。地球上任何地方都无四季变化，④对。答案C探究点一昼夜长短的变化规律【探究活动】阅读材料，完成下列问题。材料二分二至日不同纬度昼夜长短的变化。(1)观察对比三图，思考晨昏线与太阳光线的关系是____________________。(2)春秋分时全球昼夜长短的分布规律是______________________________。(3)北半球夏至日时昼夜长短具有怎样的分布规律？哪个范围的昼夜长短达到一年中的最大值，哪个范围达到最小值？(4)北半球冬至日时全球的昼夜长短具有怎样的分布规律？哪个范围的昼夜长短达到一年中的最大值，哪个范围达到一年中最小值？(5)昼夜长短变化的原因是什么？昼夜长短的变化值与纬度有何关系？昼夜长短及其变化与太阳直射点的位置和移动有何关系？答案(1)相互垂直(2)全球昼夜平分(3)北半球夏至日，北极圈及其以北地区出现极昼，南极圈及其以南地区出现极夜，从北极圈向南到南极圈昼渐短、夜渐长；此时北半球昼长夜短，南半球昼短夜长。北半球昼长达到一年中的最大值，夜长达到一年中的最小值，南半球相反。(4)北半球冬至日时，北极圈及其以北地区出现极夜，南极圈及其以南地区出现极昼，从北极圈向南到南极圈昼渐长，夜渐短，此时的北半球昼短夜长，南半球昼长夜短。南半球昼长达到一年中的最大值，夜长达到一年中的最小值，北半球相反。(5)地轴的倾斜即黄赤交角的存在。纬度越高，昼夜长短的变化值越大。太阳直射点在哪个半球，哪个半球昼长夜短；往哪个方向移动，哪个半球昼变长、夜变短。【反思归纳】昼夜长短的变化1.从直射点的移动规律看昼夜长短的季节变化(以北半球为例)2.从晨昏线的倾斜上看昼夜长短的纬度变化(以北半球为例)3.昼夜长短的计算(1)根据某纬线的昼弧或夜弧特点进行计算昼(夜)长时数＝昼(夜)弧度数/15°(2)根据日出或日落时间特点进行计算地方时正午12时把一天的白昼平分成相等的两份①昼长时数＝(12－日出时间)×2＝(日落时间－12)×2②夜长时数＝(日出时间－0)×2＝(24－日落时间)×2(3)根据纬度的分布特点进行计算①同纬度各地的昼长相等，夜长相等。②南北半球纬度数相同的地区昼夜长短对称分布，即北半球各地的昼长(夜长)与南半球同纬度地区的夜长(昼长)相等。例如，40°N的昼长等于40°S的夜长。【即时巩固】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(1)～(3)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(1)四地中属于南半球的是()A.甲地 B.乙地C.丙地 D.丁地(2)四地按纬度从高到低顺序排列的是()A.甲乙丙丁 B.甲乙丁丙C.丙丁乙甲 D.丁丙乙甲(3)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.①② B.②③C.③④ D.①③解析第(1)题，12月22日(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(2)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、丁两地相对来说离赤道较近，昼夜长短变化比甲、乙两地小，而且丙地更接近赤道，纬度更低。甲地昼夜长短变化最大，纬度最高。第(3)题，地球公转运动所产生的地理现象主要有，各地正午太阳高度角的变化、昼夜长短变化和四季变化。地球公转运动产生的地理现象主要是由地球公转时地轴始终倾斜，并与公转轨道平面呈一夹角，即66°34′(与黄赤交角互余)，同时地轴倾斜方向始终不变所致。答案(1)D(2)B(3)D探究点二正午太阳高度的变化【探究活动】阅读材料，完成下列问题。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)材料一中影响建筑物采光和日照的主要因素是什么？(2)材料二中，①②③分别表示哪一日期的正午太阳高度角？其中，决定济南楼间距大小的是哪一个？这一天，全球正午太阳高度的变化规律是怎样的？(3)从材料二看出，济南正午太阳高度的变化有何规律？(4)归纳回归线之间的各地，正午太阳高度在一年中何时达到最大值，何时达到最小值？答案(1)正午太阳高度(角)。(2)①表示夏至日，②表示春、秋分日，③表示冬至日。其中，③决定济南楼间距的大小。冬至日，全球正午太阳高度(角)自南回归线向南北两侧递减。(3)济南位于北回归线以北，正午太阳高度在夏至日最大，从夏至日到冬至日递减，冬至日最小。(4)北回归线与赤道之间：当太阳直射时，正午太阳高度在一年中达到最大值，为90度，冬至日正午太阳高度在一年中达到最小值。南回归线与赤道之间：当太阳直射时，正午太阳高度在一年中达到最大值，为90度，夏至日正午太阳高度在一年中达到最小值。【反思归纳】1.正午太阳高度的空间变化规律从太阳直射点所在纬线分别向南北两侧递减；到直射点距离越近(纬度差越小)，正午太阳高度越大。如图所示：夏至日：正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减。冬至日：正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减。春秋二分日：正午太阳高度由赤道向南北两侧递减。2.正午太阳高度的季节变化规律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(太阳直射时最大)，一次最小(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(春分、秋分)、两次最小(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)3.正午太阳高度(H)的计算方法(1)含义正午太阳高度，也就是太阳直射当地经线时的太阳高度。如下图所示：(2)计算①公式：H＝90°－两点纬度差。②说明H：观测点的正午太阳高度。两点：太阳直射点、观测点。纬度差：若两点在同一半球，用高纬度减去低纬度；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－eq\o(AB,\s\up8(︵))＝90°－(30°－10°)＝70°当太阳直射B点(10°N)时，C点(23°26′S)正午太阳高度是：HC＝90°－eq\o(BC,\s\up8(︵))＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′4.正午太阳高度的应用(1)确定地方时：当某地太阳高度达到一天中的最大值时，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、日落最长，正午最短，且日影方向与太阳方位相反。(4)楼房间距问题：以北回归线以北地区建房为例，为保证一楼全年均有阳光照到，两楼之间的最短距离L与楼高h的关系如图1所示(H为冬至日当地的正午太阳高度)，L应大于eq\f(h,tanH)图1(5)太阳能热水器的角度问题：图2太阳能热水器的集热板要根据正午太阳高度的季节变化来调整角度，集热板与地面之间的夹角应等于当天正午太阳高度的余角。如图2所示，∠1＋∠2＝90°时效果最佳。太阳能热水器的安装倾角＝两点纬度差(即当地纬度和太阳直射点纬度的差值)。【即时巩固】读“某地正午太阳高度年变化折线图”，回答(1)～(2)题。(1)根据该地正午太阳高度年变化规律，判断该地点可能位于()A.北温带 B.南温带C.0°～23°26′N D.0°～23°26′S(2)在图中C处所表示的这一天，该地()A.黑夜最短 B.正午旗杆的影子最短C.气温最高 D.受太阳活动影响强烈解析第(1)题，该地12月22日前后有两次正午太阳高度达到90°，说明有两次太阳直射。根据最低正午太阳高度出现在夏至日可判断为南半球，因此可以判定该地位于赤道至南回归线之间，所以应该位于南半球热带地区。第(2)题，图中显示，C处表示的这一天，该地正午太阳直射，正午旗杆的影子最短。答案(1)D(2)B读“地球公转示意图”，回答1～2题。1.当地球公转由D向A运动的过程中，我国出现的文化现象是()A.吃月饼，共庆团圆 B.荡秋千，踏青插柳C.放鞭炮，守岁迎春 D.望双星，鹊桥相会2.在地球公转由B向C运动的过程中()A.北半球白昼变长，但短于夜B.南半球白昼变长，并长于夜C.北半球黑夜变长，但短于昼D.南半球黑夜变长，并长于昼解析第1题，依据太阳直射的半球可判断，A为北半球夏至日，C为北半球冬至日，B为北半球秋分日，D为北半球春分日。当地球公转由D向A运动时，为3月21日到6月22日，“荡秋千，踏青插柳”为清明节的习俗，符合题意。第2题，当地球公转由B向C运动时，太阳直射南半球，且向南移动，南半球昼长夜短，且昼变长，夜变短。答案1.B2.B下图所示的是位于120°E经线上不同纬度三地夏至日的正午太阳高度角。读图回答3～4题。3.三地的纬度从高到低排序是()A.①②③ B.①③②C.③②① D.③①②4.此日三地昼长从短到长的排序是()A.①②③ B.②①③C.③②① D.③①②解析第3题，夏至日是位于同一条经线北回归线以北各地正午太阳高度最高的一天，正午太阳高度从北回归线向南北两侧递减，此时赤道上的正午太阳高度为66°34′，看三地正午太阳高度的角度和方向，三地纬度由高到低的顺序，就是正午太阳高度由小到大的顺序。第4题，夏至日北半球昼长夜短，并且纬度越高，昼越长，夜越短，由正午太阳高度的变化可知，图中三地的纬度由低到高的顺序是③②①，昼长由短到长的顺序也是如此。答案3.A4.C5.读“太阳照射地球示意图”，完成下列问题。(1)此时北半球节气是____________，南极圈内昼夜长短情况是________________。(2)此时太阳直射在________(纬线)上，并开始向______移动。(3)A点的正午太阳高度角是__________。B点昼长是________小时，________时日落。(4)此时济南的正午太阳高度角达一年中最________值，过三个月后昼夜长短情况为________。(5)此时(双选)()A.太阳入射光线与地轴垂直B.晨昏线与极圈相切C.晨昏线与地轴重合D.太阳直射点上入射光线的延长线过地心且与赤道平面有23°26′的夹角解析第(1)、(2)题，根据光照图判断，此时太阳直射南回归线并将向北移动，为北半球冬至日，南极圈内出现极昼现象。第(3)、(4)题，利用正午太阳高度＝90°－两地纬度差的计算公式判断A地正午太阳高度大小，根据B地所在位置判断两地的昼夜状况等。第(5)题，只有春、秋分日时，太阳入射光线才与地轴垂直，其他任何时间两者间均有一定夹角，且此角度与太阳直射点所在的纬度数互余。答案(1)冬至极昼(2)23°26′S(南回归线)北(3)66°34′816(4)小昼夜等长(5)BD课后作业一、选择题2011年7月17日，我国南极中山站(69°22′S，76°22′E)越冬科考队的队员们迎来了极夜后的第一次日出。据材料回答1～2题。1.当中山站“第一次日出”时，若在天津观测太阳，太阳位于观察者的()A.东北方向 B.东南方向C.西北方向 D.西南方向2.中山站极夜持续的时间是()A.30天左右 B.50天左右C.70天左右 D.90天左右解析第1题，当中山站“第一次日出”时，即76°22′E地方时为12点(东五区区时接近12点)，天津的地方时(按东八区计算)应为15点左右，故在天津观测太阳，太阳应位于观察者西南方向。第2题，根据时间的对称性规律，中山站出现极夜的时间应该为5月27日→6月22日→7月17日，故为50天左右。答案1.D2.B下图为上海某日天气预报的截图，据此回答3～4题。3.据图中所示信息，与当日最接近的节气是()A.秋分(9月23日) B.寒露(10月8日)C.春分(3月21日) D.清明(4月5日)4.当天太阳直射点的位置和移动方向是()A.南半球，向北移 B.北半移，向北移C.北半球，向南移 D.南半球，向南移解析第3题，根据图中日出日落时间可算出今日昼长为11小时48分，明日昼长为11小时50分，昼长在增长，太阳直射点向北移，应为12月22日前后到6月22日前后之间，A、B错。昼长都小于12小时，太阳直射点还位于南半球，为12月22日前后到3月21日前后之间，D错。昼长较接近12小时，与当日最接近的节气为春分，C正确。第4题，当天昼短夜长，且昼渐长，因此太阳直射点位于南半球且向北移，A正确。答案3.C4.A我国A市某中学(下图所示)的旗杆影子在北京时间14：08为一天中最短。冬至前后，师生们能在学校升国旗时(北京时间10：00)看到日出。结合图文材料，回答5～6题。5.A市位于天津市(39°N，117°E)的()A.东北 B.东南C.西北 D.西南学生发现，日落时旗杆影子的指向随日期而移动。6.下列时段中，日落时杆影的指向由排球场逐渐移向篮球场的是()A.惊蛰到立夏 B.立夏到小暑C.白露到立冬 D.立冬到小寒解析第5题，旗杆的影子在一天中最短时，应该是当地地方时12：00的时候，而此时北京时间为14：08，根据地方时的计算方法可得当地的经度为：120°－(14：08－12：00)×15°/h＝88°E，由题干可知，天津市经度为117°E，则A市位于天津市以西。冬至日A市昼长＝(14：08－10：00)×2＝8小时16分，教材上冬至日40°N昼长为9小时9分钟。冬至日时，太阳直射点位于南半球，北半球纬度越高昼越短，日出时间越晚。因此，A市的纬度较天津(39°N)靠北。因此，A市位于天津市西北。故本题选C。第6题，影子的朝向与太阳的方位相反。日落时杆影指向排球场，说明太阳从西南面照射过来，直射点位于南半球；日落时杆影指向篮球场，说明太阳从西北面照射过来，太阳直射点位于北半球。日落时杆影的指向由排球场逐渐移向篮球场，说明日落太阳方位由西南方向西北方移动，太阳直射点由南半球向北半球移动。据二十四节气可知：惊蛰时，太阳直射点位于南半球，日落时北半球物体的影子朝东北；春分时，太阳直射点位于赤道，日落时旗杆的影子朝向正东；立夏时，太阳直射点位于北半球，日落时北半球物体的影子朝东南。因此从惊蛰到立夏这段时间，日落时杆影的指向由东北方向的排球场逐渐移向东南方向的篮球场，故本题选A。答案5.C6.A汽车轮胎性能测试需在不同路面上进行。芬兰伊瓦洛(位置见下图)吸引了多家轮胎企业在此建设轮胎测试场，最佳测试期为每年11月至次年4月。据此完成第7题。7.在最佳测试期内，该地轮胎测试场()A.每天太阳从东南方升起B.有些日子只能夜间进行测试C.经常遭受东方寒潮侵袭D.白昼时长最大差值小于12时解析最佳测试期为11月至次年4月，其中11月至春分日期间该测试场太阳每天从东南方升起，但春分日当天太阳从正东方升起，春分日之后到4月太阳从东北方升起；该测试场纬度在68°N以北，且最佳测试期包含冬至，则肯定出现了极夜现象，因此有些日子只能夜间进行测试；该测试场主要受北方寒冷气流影响；该测试场冬至日昼长为0时(极夜)，春分日昼长为12时，春分日之后至4月期间，其昼长大于12时，因此白昼时长最大差值大于12时。故选B。答案B家住上海(约31°N)的李女士发现：所购商品房居室日照时间极短，达不到满窗，就此向法院起诉，法院依据地方法规中“受遮挡的居住建筑的居室，××日满窗日照的有效时间不少于连续1小时”的有关条款，责成房产公司退还其各类费用。据此回答8～9题。8.材料中“受遮挡的居住建筑的居室，××日满窗日照的有效时间不少于连续1小时”的指标，你认为××应为()A.春分日 B.夏至日C.秋分日 D.冬至日9.为了达到上述要求，房产公司在建楼时，应使南北楼房有一定距离。理论上楼高相同的情况下，楼间距北京比上海应宽些。原因是()A.冬季北京比上海白昼短B.北京比上海正午太阳高度小C.北京比上海年太阳辐射量少D.北京比上海阴雨天气多解析第8题，31°N位于北回归线以北地区，应以冬至日满窗日照有效时间为标准。第9题，北京、上海均在北回归线以北，楼高相同时，因北京纬度高于上海，故同日北京产生的影长大于上海，故楼间距应宽于上海。答案8.D9.B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°S D.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.①③ B.①④C.②③ D.②④解析第10题，当遮阳板收起且室内正午太阳光照面积达到一年最大值时，太阳直射点位于南回归线，此时南极圈及其以内为极昼。第11题，济南较福建纬度高，在夏季为减少到达室内光照面积，需加长遮阳板；同样，在遮阳板长度不变的情况下，需降低安装高度。答案10.D11.A在地球公转过程中，若以地球为参照系，可看到太阳在黄道上运行。图1是天赤道与黄道的示意图，图2是太阳在黄道上的视运行轨迹图。读图，完成12～13题。12.6月初，太阳在黄道上的位置是()A.甲 B.乙C.丙 D.丁13.太阳处于甲、乙位置时()A.地球公转速度相同B.同一地点昼长变化趋势相同C.日地距离相同D.同一地点日出方位相同解析第12题，考查地球公转运动的特点。6月初，太阳在黄道上的位置应该是在春分点和夏至点之间，并靠近夏至点。分析图2不难看出，丁点符合上述特点，故选项D正确。第13题，考查地球公转运动的地理意义。从图2看出，甲、乙两点相对于冬至点对称，说明太阳处于这两个点时，太阳直射南半球同一纬线，而日出方位是由太阳直射点的纬度位置决定的，故选项D正确。由于地球公转速度在近日点(1月初)时最大，甲、乙两点并不在近日点两侧对称，公转速度不可能相同，选项A错误。甲、乙两点，太阳直射点的移动方向相反(甲点向北移动，乙点向南移动)，因此同一地点昼长变化趋势也相反，选项B错误。由于甲、乙两点不在近日点两侧对称，因此日地距离不可能相同，选项C错误。答案12.D13.D二、非