高中中图版第三节 地球的运动第3课时教案及反思

第3课时　地球公转与自转共同作用下产生的地理意义

学习目标：1.知道四季、五带的划分。2.理解正午太阳高度角、昼夜长短的变化规律。(重点、难点)　3.掌握正午太阳高度角原理的实际应用。(重点、难点)

一、正午太阳高度角的变化

1．太阳高度角的定义：太阳光线与地平面的夹角叫作太阳高度角。一天中，太阳高度角的最大值出现在正午。太阳直射点所在纬度的正午太阳高度角为90°。

2．正午太阳高度角的变化规律

(1)空间(纬度)变化规律：由太阳直射点所在纬线向南北两侧递减。

(2)时间(季节)变化规律(以北半球为例)

二、昼夜长短的变化

1．昼弧和夜弧：晨昏线把所经过的纬线圈分成昼弧和夜弧两部分，某点所处的纬线上，昼弧长，夜弧短，则该点昼长夜短；反之则昼短夜长。

2．变化规律

(1)赤道地区：全年昼夜平分；其他地区随纬度的增高，昼夜长短变化幅度加大；极圈内出现极昼、极夜现象。

(2)北半球

北半球夏半年，太阳直射北半球，北半球各地昼长夜短，且纬度越高，昼越长，夜越短。夏至日时，北半球昼最长夜最短，北极圈及其以内都有极昼现象。冬半年正好相反。

三、季节更替

1．成因

2．划分

(1)天文四季和气候四季(北温带地区)

(2)我国传统四季：以四立为起点。

(1)太阳高度角越大，影子越长。  (　　)

(2)夏至日，北半球正午太阳高度达到最大值。 (　　)

(3)赤道地区全年昼夜等分。  (　　)

(4)纬度越高，季节变化越明显。  (　　)

(5)下列日期中正午太阳高度角从南回归线向南北两侧递减的是

  (　　)

A．春分日　　　　　　 B．夏至日

C．秋分日   D．冬至日

【提示】　(1)×　太阳高度角越大，影子越短。

(2)×　夏至日，太阳直射北回归线，北回归线及其以北地区正午太阳高度最大。

(3)√

(4)×　中纬度季节变化明显，高纬度长冬无夏，季节变化不明显。

(5)D　[冬至日太阳直射南回归线，南回归线上正午太阳高度角最大，由此向南北两侧递减。]

冲着小区楼房间距有50 m、小区绿化率为50%的宣传广告，我国北方某市一些市民先后在此购买了商品房。岂料两年后开发商改变建筑方案，楼房的间距仅为30.4 m。为此，该小区的38户业主们将开发商告上法庭。依据是《物权法》第89条规定：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。

问题1　(区域认知)材料中小区业主为什么关注楼房间距？

提示：楼间距与太阳光照相关，在楼高一定的条件下，楼间距大小会影响到采光条件。

问题2　(综合思维)在我国不同纬度的室内采光主要受哪些因素的影响？

提示：当地正午太阳高度、楼间距、房屋高度等。

问题3　(综合思维)我国北方小区如何确定最小楼间距？说明你的依据。

提示：以冬至的南楼影长确定。依据是我国北方冬至正午太阳高度最小，楼影最长。

一、正午太阳高度的变化规律

可以结合示意图来理解正午太阳高度随纬度、随季节的变化规律(下面所述夏至日、冬至日均为北半球节气)：

1．随纬度变化规律

2．随季节变化规律

二、正午太阳高度的应用

1．确定地方时

某地太阳高度达到一天中的最大值时，此时日影最短，当地的地方时是12时。

2．确定房屋的朝向

北回归线以北地区，正午太阳位于南方，房屋朝南；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

正午太阳高度角越大，日影越短；正午太阳高度角越小，日影越长，且日影方向背向太阳。

4．太阳能热水器的安装

太阳能热水器的集热板要根据正午太阳高度的季节变化而调整角度，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，如下图所示，α＋H＝90°时效果最佳。

在集热板(真空管)的倾角α与正午太阳高度H互余的情况下，太阳能热水器的热能利用率最高。为了更有效地利用太阳能，从理论上讲集热板的倾角α应随季节的变化进行调节。

5．与房间采光的关系

一般情况下，正午太阳高度越大，照射到房间里的面积越小，即夏季照射面积小，冬季照射面积大。北回归线以北的地区，太阳光线正午从南窗射入；南回归线以南的地区，太阳光线正午从北窗射入。

6．计算楼间距

为了使楼房底层获得充足的太阳光照，一般来说，纬度较低的地区，楼间距较小，纬度较高的地区，楼间距较大。计算楼间距的关键是求出当地冬至日的正午太阳高度。北回归线以北地区建房时，为保证一楼全年均有阳光照到，两楼之间的最短距离与楼高的关系应满足L≥h·cot H。(h为楼高，H为冬至日当地正午太阳高度)。(如图所示)

正午太阳高度(H)的计算方法

公式：H＝90°－两点纬度差

“两点”指观测点、太阳直射点。若两点同在北(南)半球，两点纬度差为大数减去小数；若两点分属于南北不同半球，两点纬度差为两点的纬度之和。

  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°－(A－B)＝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°－(B＋C)＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′

将公式“H＝90°－两点纬度差”移项后为90°－H＝两点纬度差，即：直射点与观测点的正午太阳高度差，等于两点的纬度差。

1．我国某高中学生在某日中午前后，进行地理课的研究性学习活动。他们利用一根标杆，每隔1小时测量一次杆影的长度，并将测量结果绘制成示意图(下图)。据此完成(1)～(2)题。

(1)测量的日期最可能是(　　)

A．3月21日前后　　　 B．6月22日前后

C．9月23日前后   D．12月22日前后

(2)该日全球正午太阳高度分布规律是        。

[解析]　该地此日中午12时16分，杆影长度为0，说明此日有直射现象。题目中四个日期，我国境内有直射现象的只能是北半球夏至日，即6月22日前后。夏至日太阳直射北回归线，正午太阳高度从23°26′N向南北两侧递减。

[答案]　(1)B　(2)从北回归线向南北两则递减

下面两幅表格为某县一中学生作息时间表(节选)，思考下列问题。

某县一中学生作息时间表(夏季)

某县一中学生作息时间表(冬季)

问题1　(区域认知)夏季作息时间为什么比冬季作息时间提前？

【提示】　夏季日出早，白昼长；冬季日出晚，白昼短。

问题2　(综合思维)九月份新学期开始至国庆节期间，白天和黑夜分别有什么变化？

【提示】　白天越来越短，黑夜越来越长。

1．昼夜长短的变化规律

2.昼夜长短的计算

(1)根据昼(夜)弧的长度计算

昼长＝，夜长＝

(2)根据日出、日落时间计算

昼长＝(12－日出时间)×2＝(日落时间－12)×2

夜长＝(24－日落时间)×2＝日出时间×2

(3)根据相关性计算

①相同纬度地区昼长相同。

②分别位于南北半球但纬度数相同的两地，一地的昼长等于另一半球同纬度地区的夜长。如北纬40°的地区昼长是15小时，则南纬40°的地区夜长为15小时。

昼夜长短与太阳的方位(与日影朝向相反)

1．日出、日落太阳的方位

①太阳直射北半球，除晨昏线上纬度最高点(晨昏线与极昼、极夜边缘纬线的切点)外，全球其余各地均是东北日出，西北日落。晨昏线上纬度最高点，则是正北日出，正北日落。

②太阳直射南半球，除晨昏线上纬度最高点外，全球其余各地均是东南日出，西南日落。晨昏线上纬度最高点则是正南日出，正南日落。

③太阳直射赤道，全球均是正东日出，正西日落。

④时间变化规律是：同一地点日出、日落方位的变化同直射点的移动一致。

2．正午太阳的方位

正午日影朝向取决于太阳直射点的位置。

①太阳直射的纬线上，太阳处于天顶(正上方)上。

②太阳直射纬线以北的地区，太阳处于正南方。

③太阳直射纬线以南的地区，太阳处于正北方。

2．下表为三地连续两日日出与日落时刻(北京时间)，据此回答(1)～(3)题。

(1)三地按纬度由高到低排列正确的是(　　)

A．①②③　　　　　　 B．①③②

C．②①③   D．③②①

(2)若③地为北京，则此时(　　)

A．太阳直射点位于南半球且向北移

B．地球公转速度逐渐加快

C．北极圈内极昼的范围逐渐扩大

D．各地昼夜长短相差最小

(3)我市某学校地理兴趣小组的同学们观察并记录了11月份的日出、日落情况，下列记录正确的是(　　)

A．日出时间逐渐提前，日落时间逐渐推后

B．日出、日落时间都逐渐推后

C．日出时间逐渐推后，日落时间逐渐提前

D．日出、日落时间都逐渐提前

(1)B　(2)C　(3)C　[从表中数据可以看出，①地昼长大于12小时，且昼逐渐变长(当日14小时，次日14小时04分)；②地昼长小于12小时，且昼逐渐变短(当日11小时22分，次日11小时20分)；③地昼长大于12小时，且昼逐渐变长(当日13小时08分，次日13小时10分)。第(1)题，①③两地均昼长夜短，所以在太阳直射的半球，且纬度①高于③(纬度越高，昼越长)，②与①③虽不在同一个半球，但是昼长最接近12小时，所以纬度最低，因此三地纬度由高到低为①③②。第(2)题，③地昼长夜短，且昼逐渐变长，如果③地为北京，则太阳直射北半球，直射点继续向北移动。地球越来越接近远日点，公转速度逐渐变慢；北极圈内极昼范围逐渐扩大；除赤道地区外，全球各地昼夜长短相差逐渐变大。第(3)题，11月份北半球昼短夜长，且昼越来越短，夜越来越长，所以日出时间会逐渐推后，日落时间逐渐提前。]

联合国教科文组织已于2016年11月30日将中国的“二十四节气”列入“人类非物质文化遗产代表名录”。“二十四节气”是中国人古代通过观察太阳周年运动而形成的时间知识体系，能反映季节变化，指导农耕活动，被称为中国的第五大发明。

二十四节气在赤道上的位置图

问题1　(区域认知)四季成因是什么？

【提示】　由地球自转和公转共同作用产生。

问题2　(地理实践)我国传统四季如何划分？

【提示】　我国传统四季是以立春、立夏、立秋、立冬为起点划分的。

问题3　(地理实践)气候统计四季是如何划分的？

【提示】　气候统计工作中一般把3、4、5三个月划为春季，6、7、8三个月划为夏季，9、10、11三个月划为秋季，12、1、2三个月划为冬季。南半球与北半球的季节正好相反。

1．四季产生的原因

从天文现象上看，地球上的四季变化是昼夜长短和正午太阳高度的季节变化，这种变化取决于太阳直射点在纬度上的周年变化。如下图所示：

2．季节变化的纬度差异

黄赤交角变化带来影响的分析方法

黄赤交角的大小变化带来的影响，主要从直射点移动范围的变化分析昼夜长短与正午太阳高度的变化，具体如下图所示：

3．下图为我国北京、广州、武汉、哈尔滨四个城市的季节分配示意图。读图回答(1)～(2)题。

(1)图示季节分配自上而下依次为(　　)

A．北京、广州、武汉、哈尔滨

B．北京、武汉、哈尔滨、广州

C．广州、武汉、哈尔滨、北京

D．广州、北京、哈尔滨、武汉

(2)关于季节更替的叙述，错误的是(　　)

A．低纬度地区季节更替不明显

B．中纬度地区季节更替明显

C．高纬度地区季节更替明显

D．季节更替取决于昼夜长短和正午太阳高度角的季节变化

(1)D　(2)C　[第(1)题，纬度越低的地区热量越充足，夏季时间应越长，故夏季时间由长到短的顺序为纬度由低到高的顺序，结合选项可知，D项正确。第(2)题，低纬度地区由于接受太阳辐射能较多，热量变化极小，故季节变化不明显，故A项正确；中纬度地区不同地区热量差异明显，季节性较强，故B项正确；高纬度地区接受太阳辐射能较少，温度较低，季节变化不明显，故C项错误；季节更替取决于昼夜长短和正午太阳高度角的变化，故D项正确。]

全球昼夜长短分布示意图

全球昼夜长短分布示意图

探讨1　全球各地昼长变化的原因是什么？

提示：由于太阳直射点的变化，全球各地的昼长不断发生变化。

探讨2　春秋分日全球各地的昼夜长短的变化规律是什么？与图中哪一折线对应？

提示：全球各地昼夜平分。b线。

探讨3　夏至日全球各地的昼夜长短的变化规律是什么？对应图中哪一折线？

提示：北半球夏至日，北半球各纬度昼最长夜最短，纬度越高昼越长夜越短，北极圈及其以北出现极昼现象。南半球昼夜长短与北半球相反。a线。

(1)认清纵、横坐标要素。图中共有地理纬度、时间变化和昼夜长短三个要素，体现了昼夜长短随纬度或节气变化而变化的过程。

(2)纬度上注意赤道和南、北极圈上的昼长。赤道上总是昼夜平分；若北极圈上昼长24小时，为6月22日；若南极圈上昼长24小时，为12月22日。

(3)节气上注意二分和二至日的昼长。春、秋分日全球昼夜平分；夏至日昼长24小时的是北极圈及其以北地区，0小时的是南极圈及其以南地区；冬至日相反。

(4)其他变式图

甲　　　　　　乙　　　　　　丙

某同学对我国某地(地处120°E)每天的日出时间进行了一段时间的持续观测与记录，绘成下图。完成(1)～(2)题。

(1)图中a点对应的节日可能是(　　)

A．端午节　　B．劳动节　　C．国庆节   D．元宵节

(2)在图中b点对应的日期，世界各地可能会发生的现象是(　　)

A．日本春光明媚   B．北极出现极夜

C．南非华人欢度春节   D．澳大利亚冬雪纷飞

[答案]　(1)C　(2)A

(教师用书独具)

题组1　正午太阳高度角的变化

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1～2题。

1．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

2．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．①④

C．②③   D．②④

1．D　2.A　[第1题，福建位于北回归线以北，室内正午太阳光照面积达到一年中最大值即为正午太阳高度最小的时候，冬至太阳直射南回归线。故选D。第2题，济南较福建纬度高，且都位于北回归线以北。所以济南正午太阳高度比福建小，太阳光线入射角度小，若想达到同样遮阳与采光效果。安装高度不变，则加长遮阳板，若遮阳板长度不变则降低安装高度。故选A。]

题组2　昼夜长短的变化

读某地昼长季节变化图，回答3～4题。

3．该图反映的地点是(　　)

A．北极点　　　　　 B．北极圈

C．南极点   D．南极圈

4．下列日照图所示日期与上图中B点所代表的日期相同的是(图中阴影处表示黑夜)(　　)

3．B　4.B　[第3题，图示中6月22日昼长24小时，12月22日昼长为0小时，可知该地位于66°34′N。第4题，B点是12月22日，北极圈及其以北出现极夜。]

题组3　季节更替

地球的公转，除了会导致一个地点的正午太阳高度和昼夜长短的变化外，还会导致四季的变化。据此回答5～6题。

5．从天文含义看，夏季就是(　　)

A．一年中平均气温最高的季节

B．一年中出现极昼的季节

C．一年中地球与太阳距离最近的季节

D．一年中正午太阳高度最大、白昼最长的季节

6．下列各种现象，不可能发生在北半球冬季的是(　　)

A．晨昏线与经线圈的夹角以及地球公转的速度都在逐渐增大

B．北半球纬度越高的地区白昼越短

C．南半球某地白昼变化为短→长→短

D．南北半球纬度相同地点的正午太阳高度相等

5．D　6.D　[第5题，从天文含义看，夏季就是一年正午太阳高度最大，白昼最长的季节。第6题，南北半球纬度相等的地点，只有太阳直射赤道时，即春、秋分时，它们的正午太阳高度才相等。]

(教师用书独具)

教材P21思考

我国绝大部分地区在北回归线以北，所以我们所在地区正午太阳高度角夏至日最大，冬至日最小。若你处在北回归线以南地区，当太阳直射点位于你所在纬度时，正午太阳高度角最大，最小时仍是冬至日。

教材P23思考

地球的自转形成日，公转形成年。推算年、月、日的时间长度和它们之间的关系，判定时间序列的法则称为历法。由于不同历法中的年和月采用不同的标准来协调年和月之间的相应关系，所以年和月的时间长度有所不同。

教材P23复习题

1．昼夜更替现象的原因：地球是一个既不发光也不透明的球体，所以在同一时间里太阳只能照亮地球表面的一半。向着太阳的半球是白天，背着太阳的半球是黑夜，由于地球自转，所以形成昼夜交替现象。

昼夜长短变化的原因：地球的自转与公转，其中最主要的原因是地球公转。

昼夜长短的变化规律：自春分日至秋分日，是北半球的夏半年，在此期间，北半球各纬度昼长大于夜长，即昼长大于12小时，夜长小于12小时，日出时间早于6时，日落时间晚于18时；自秋分日至次年的春分日，是北半球的冬半年，在此期间，北半球各纬度昼长小于夜长，即昼长小于12小时，夜长大于12小时，日出时间晚于6时，日落时间早于18时；在春秋二分日，全球各地昼夜等长，都是12小时，即日出时间为6时，日落时间为18时。

2．形成季节更替的两个主要原因是正午太阳高度角和昼夜长短的变化。