人教版高中地理（选择性必修第一册）同步讲义 第一章 第二节 课时五　正午太阳高度的应用　四季和五带（含解析）

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课时5　正午太阳高度的应用　四季和五带 目标一　正午太阳高度的应用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最大值时，就是一天的正午时刻，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，如果知道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)确定房屋的朝向为了获得最充足的太阳光照，各地房屋的朝向与正午太阳所在的位置有关。①北回归线以北的地区，正午太阳位于南方，房屋朝南。②南回归线以南的地区，正午太阳位于北方，房屋朝北。(4)判断照进屋内阳光的多少一般情况下，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。(5)判断日影长短及方向①正午太阳高度越大，日影越短；反之，日影越长。太阳直射点上，物体的影子缩短为0；正午是一天中日影最短的时刻。②日影朝向永远背离太阳的方向，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)。(6)计算楼间距、楼高为了保证一楼全年有阳光照射，北回归线以北地区建楼房时，两楼之间的最短距离应大于L＝h·cot H(H：冬至日正午太阳高度)。(7)计算热水器的安装角度①集热板与地面之间的夹角和当天正午太阳高度角互余，如图，α＋H＝90°时效果最佳，则α＝纬度差。例如，北纬40°在夏至日时太阳能热水器与地面的倾角应该调整为40°－23°26′，在冬至日时倾角应该调整为40°＋23°26′。②一年内调整的幅度：即正午太阳高度的年变化幅度。南、北回归线之间的地区，年变化幅度ΔH＝23°26′＋φ(φ为当地纬度)；回归线与极圈之间的地区，年变化幅度恒为46°52′；从极圈到极点之间的地区，年变化幅度从46°52′逐渐降低至23°26′。冲着“小区楼房间距有50 m”的宣传广告，我国华北某市一些市民先后在该市某小区购买了商品房。岂料两年后开发商改变建筑方案，楼层数没变，但楼房的间距仅剩下30 m。为此，该小区的业主们将开发商告上法庭。1．[区域认知]材料中该小区的楼房一年四季的采光效果一样吗？为什么？答案　不一样。因为该小区一年四季的正午太阳高度不同，夏季的正午太阳高度较大，南面的楼层对北面的楼层遮挡阳光最少，而冬季正午太阳高度较小，北面的楼房最容易被南面的楼房遮住阳光，采光效果差。2．[综合思维]我国南方和北方对楼间距的要求相同吗？为什么？答案　不同，总体来说北方的楼间距要大于南方。因为南北方纬度不同，同一时期的正午太阳高度也不相同。南方纬度低，正午太阳高度比北方要高，楼间距设置的小一些也可以保证良好的采光效果。太阳能热水器集热板与地面的夹角可调节。为使集热效率达到最高，应保持正午太阳光与集热板垂直，若当地的正午太阳高度为H，则集热板与地面的夹角应为90°－H，如下图所示。读图，完成1～2题。1．河北衡水市一年中集热板和地面夹角最大的月份是(　　)A．11月 B．6月C．8月 D．12月2．同一时间，为使集热效率达到最高，集热板和地面夹角最小的城市是(　　)A．沈阳 B．石家庄C．北京 D．杭州答案　1.D　2.D解析　第1题，河北衡水市位于北回归线以北，一年中集热板与地面的夹角最大，即表明正午太阳高度最小，冬至日(12月22日前后)太阳直射南回归线，衡水市的正午太阳高度最小，所以12月集热板和地面夹角最大，D正确。第2题，集热板与地面夹角最小，即表明正午太阳高度最大。选项中四城市均位于北回归线以北，杭州市的纬度最低，所以同一时间，杭州市的正午太阳高度最大，故选D。(2023·湖南株洲期中)日照间距是指前后两排朝南向房屋之间，为保证后排房屋底层每天获得至少两小时的满窗日照而保持的最小间隔距离(如下图所示)。下表是我国不同城市住宅日照间距的南北差异。据此完成3～4题。3.在我国大部分地区获得日照间距应参照下列哪个节气(　　)A．霜降 B．春分C．夏至 D．冬至4．日照间距(　　)A．与纬度呈正相关，与正午太阳高度呈负相关B．与纬度呈负相关，与正午太阳高度呈正相关C．与纬度呈负相关，与正午太阳高度呈负相关D．与纬度呈正相关，与正午太阳高度呈正相关答案　3.D　4.A解析　第3题，由材料可知，日照间距是指前后两排朝南向房屋之间，为保证后排房屋底层每天获得至少两小时的满窗日照而保持的最小间隔距离，只要保证后排房屋底层在一年中正午太阳高度最小的时候能够获得至少两小时的满窗日照即可。我国大部分地区都位于北回归线以北，一年中冬至日正午太阳高度最小，D项正确。第4题，由表格材料可知，从沈阳至福州，纬度逐渐降低，正午太阳高度变大，日照间距变小，因此日照间距与纬度呈正相关，与正午太阳高度呈负相关，A正确。目标二　四季和五带1．四季更替(1)成因(2)划分(以北半球为例)拓展延伸　二十四节气(1)太阳直射点回归运动与二十四节气图(2)二十四节气歌春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连。秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。每月两节不变更，最多相差一两天。上半年来六廿一，下半年是八廿三。(3)二十四节气的含义(4)判定节气的三步曲第一步：会背诵二十四节气歌。第二步：明确二十四节气歌中每个字所代表的节气——歌谣开头的春夏秋冬是指立春、立夏、立秋、立冬，中间的春夏秋冬是指春分、夏至、秋分、冬至。第三步：根据我们熟知的二分二至点的日期，再结合15天一个节气，可以推算任何一个节气的大致日期。2．五带划分(1)划分依据：太阳辐射从低纬度向高纬度呈有规律递减。(2)五带划分读“五带分布图”，完成1～2题。1．下列地区四季变化最明显的是(　　)A．热带 B．北温带C．北寒带 D．南寒带2．热带地区(　　)A．无极昼极夜现象 B．无太阳直射现象C．气温季节变化大 D．可以看到极光答案　1.B　2.A　解析　第1题，热带地区终年正午太阳高度大，气温高，四季变化不明显；位于南北两极地区的寒带终年正午太阳高度小，气温低，四季变化不明显；只有南北温带，一年中冬、夏季正午太阳高度和昼夜长短变化大，气温变化大，因而季节更替最明显。第2题，热带地区无极昼极夜现象，有太阳直射现象；终年高温，气温季节变化小；纬度低，无法看到极光现象。故选A。(2023·浙江绍兴期末)二十四节气起源于黄河流域，已被列入世界非物质文化遗产名录。下图为“我国二十四节气示意图”。完成3～4题。3．2023年1月22日是中国传统节日的春节，这一天地球在公转轨道上的位置最接近(　　)A．清明 B．大寒C．立春 D．寒露4．从立春到立夏，最可能出现在黄河流域的现象是(　　)A．知了不知耕种苦，坐闲枝上唱开怀B．衰荷滚玉闪晶光，一夜西风一夜凉C．白雪欲求吟咏句，穿枝掠院演梅花D．万物苏萌山水醒，农家岁首又谋耕答案　3.B　4.D　解析　第3题，全年被划分成24个节气，相邻的两个节气相差15天；冬至在每年的12月22日前后，因此1月22日应接近冬至后第二个节气，即大寒。故B正确。第4题，由图中信息可知，从立春到立夏，所经季节为我国春季。A对应的季节为夏季，B对应的季节为秋季，C对应的季节为冬季，D对应的季节为春季。故D正确。(2023·江苏无锡月考)某校(23°26′N)的高中学生，中午前后进行研究性学习。他们利用一根标杆，每隔一小时测量一次杆影长度，并将其结果绘制成示意图。仔细观察下图，完成1～2题。1．此日的节气是(　　)A．春分 B．夏至C．秋分 D．冬至2．此日后继续观测，一周内正午标杆的影子(　　)A．不变 B．变短C．变长 D．无规律答案　1.B　2.C解析　 第1题，读图可知，北京时间12时16分影长为0，说明此时太阳直射该地，该地纬度为23°26′N，夏至日正午太阳高度为90°。第2题，根据上题，夏至日时该地正午太阳高度为90°，正午影长为0。夏至日后，随太阳直射点向赤道南移，正午太阳高度减小，影长变长。下图为“湖南省益阳市某住宅小区(28.5°N)室外车位遮阳棚示意图”，箭头①②③代表二分二至日的正午太阳光线。读图，完成3～4题。3．箭头②与地平面的夹角为(　　)A．85° B．51.5° C．61.5° D．38°4．在棚内，该遮阳棚一年中正午遮阳面积最小的一日是(　　)A．春分日 B．夏至日 C．秋分日 D．冬至日答案　3.C　4.D解析　第3题，北回归线及其以北地区正午太阳高度的季节变化规律：夏至日时正午太阳高度达到一年中的最大值，冬至日时正午太阳高度达到一年中的最小值。图中箭头①②③代表二分二至日的正午太阳光线，①正午太阳高度最大，为夏至日，③正午太阳高度最小，为冬至日，②位于两者之间，为春、秋分日。利用正午太阳高度的计算公式可求得箭头②与地平面的夹角为61.5°。故选C。第4题，读图可知，在棚内，该遮阳棚一年中正午遮阳面积最小的一日应是太阳照射面积最大的一天。冬至日，益阳市(28.5°N)正午太阳高度达一年中的最小值，照射面积达全年最大，因此遮阳棚内遮阳面积最小。故选D。(2023·河北邢台期中)上海(31°N,121°E)一学生对太阳能热水器进行了改造(如下图)，把热水器装在一个大玻璃箱中，并将支架改造成活动方式。据此回答5～6题。5．9月23日，为使热水器有最好的效果，调节支架使热水器集热板与地面的夹角为(　　)A．23°26′ B．31°C．66°34′ D．59°6．一年中，为保证最佳效果，上海热水器集热板与地面夹角的变动幅度大约是(　　)A．0° B．23°26′C．46°52′ D．66°34′答案　5.B　6.C解析　第5题，9月23日前后为秋分日，太阳直射赤道。上海的正午太阳高度为59°，为使热水器有最好的效果，热水器集热板与地面的夹角应与正午太阳高度互余，即31°。故选B。第6题，为使热水器有最好的效果，热水器集热板与地面的夹角应与正午太阳高度互余。一年中，上海的正午太阳高度夏至日最大，冬至日最小，正午太阳高度的变化幅度约为46°52′，因此热水器集热板与地面夹角的变动幅度也应为46°52′。故选C。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7～8题。7．按照图示季节分配所属的城市自上而下依次为(　　)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8．下列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．季节更替表现为昼夜长短和正午太阳高度的季节变化答案　7.D　8.C解析　第7题，纬度越低的地区得到的太阳辐射越多，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，即广州、武汉、北京、哈尔滨。第8题，低纬度地区接受太阳辐射较多，热量变化较小，故季节更替不明显；中纬度不同地区热量差异明显，季节更替明显；高纬度地区接受太阳辐射较少，热量变化较小，季节更替不明显；季节更替表现为昼夜长短和正午太阳高度的季节变化。下图是“某地地下室采光示意图”，①②③箭头分别代表该地二分二至日正午太阳光线照射情况，通过朝南的反光镜的角度调节，可以保证室内获得充足的光线。据此完成9～10题。9．该地位于(　　)A．热带 B．北温带 C．南温带 D．北寒带10．当阳光照射如③所示时，下列叙述正确的是(　　)A．海口市日影最短B．我国各地区昼长达到一年中最小值C．北京市民可以观察到正午时太阳高度为一年中最大D．地球公转速度达到一年中最快答案　9.B　10.B解析　第9题，根据图中采用的是朝南的反光镜，全年正午太阳从正南方向照射，所以该地位于北回归线以北地区。该地春秋分日正午太阳高度为45°，正午太阳高度＝90°－纬度差，春秋分日太阳直射赤道，因此纬度差就是该地纬度数值，说明该地纬度为45°N，为北温带，故选B。第10题，当阳光照射如③所示时，正午太阳高度最小，为北半球的冬至日。海口位于赤道和北回归线之间，冬至日正午太阳高度最小，日影最长；冬至日我国各地昼长达一年中的最小值，B正确；北京市民可以观察到正午时太阳高度为一年中最小；地球公转速度最快为1月初，而此时为12月22日前后，没有达到最快。故选B。小王准备在某小区买房，该小区的纬度是36.5°N。据此完成11～12题。11．若小王选择了一楼，发现南面有一栋相同高度(50 m)的楼，售楼服务员介绍前楼刚好不挡光，则其楼间距最有可能是 (　　)A．86.6 m B．58.8 mC．28.8 m D．20 m12．小王最终在该小区入住，他在客厅拍摄了如下照片，属于在夏至日正午拍摄的照片是(　　)答案　11.A　12.B解析　第11题，冬至日时该小区的正午太阳高度最小，前楼的影子最长，若此时一楼恰好不被挡光，则其他日期也不会被挡光；冬至日当地正午太阳高度H＝90°－(36.5°＋23°26′)≈30°，计算出楼间距约为 50÷tan 30°≈86.6 m，A正确。第12题，该小区位于北回归线以北，夏至日正午太阳应该从正南方向照入，根据图中的方向判断，C、D错误；夏至日正午太阳高度最大，影子最短，B正确，A错误。 山东聊城(36.5°N,116°E)的王先生家在二楼，令他烦恼的是，因为南楼遮挡，正午的阳光到1月8日才能照射进阳台。为了更好地晾晒衣服，王先生家的伸缩式晾衣架的高度在不同季节还需调整。读图完成13～14题。13．王先生家的阳台正午时分每年没有阳光射入的时间大约为(　　)A．17天 B．32天 C．25天 D．50天14．王先生家正午时悬挂晾衣架的绳索长度(　　)A．冬季长，夏季短 B．冬季长，夏季长C．冬季短，夏季长 D．冬季短，夏季短答案　13.B　14.C解析　第13题，聊城一年中正午太阳高度最小的日期为冬至日，根据题意，冬至日(12月22日前后)至1月7日(大约16天)正午阳光不能照射进王先生家的阳台，根据太阳直射点移动规律，冬至日前王先生家的阳台还会有大约16天无法在正午获得光照，故王先生家的阳台全年一共约32天无法在正午时刻获得光照。第14题，王先生家所处地区夏季正午太阳高度较大，照射进阳台的阳光较少，为了更好地晾晒衣服，晾衣架绳索长度要长一些；冬季正午太阳高度较小，照射进阳台的阳光较多，晾衣架绳索长度要短一些。(2023·河北衡水期中)第24届北京冬奥会于北京时间2022年2月4日20：00正式开幕，此日恰逢二十四节气(下图)之首的立春，开幕式上的倒计时环节采用了二十四节气的创意元素，向世界展现了中华文化的独特魅力。据此完成15～16题。15．北京冬奥会开幕时，下列说法正确的是(　　)A．全球处于同一天B．新一天范围占全球的1/2C．伦敦正旭日东升D．纽约(西五区)夕阳西下16．立春到立夏期间，北京(　　)A．昼长夜短 B．白昼时间逐渐增长C．正午物影始终朝南 D．正午太阳高度变小答案　15.A　16.B解析　第15题，北京冬奥会开幕时为北京时间2月4日20：00，此时180°经线为2月4日24：00，全球都处于2月4日，A正确，B错误；北京冬奥会开幕时为北京时间(120°E经线的地方时)2月4日20：00，伦敦(0°经线)的地方时为12：00，为正午，C错误；北京冬奥会开幕时为北京时间(东八区)2月4日20：00，纽约(西五区)是2月4日7：00，应旭日东升，D错误。故选A。第16题，立春与立夏关于春分对称，春分之前北京昼短夜长，春分之后昼长夜短，A错误；此时期太阳直射点向北移动，北京白昼时间逐渐增长，B正确；北京位于太阳直射点以北，正午物影始终朝北，C错误；此时期太阳直射点向北移动，北京正午太阳高度变大，D错误。故选B。17．(2023·云南保山月考)图1为“某日某时刻半球昼夜分布示意图”，阴影为黑夜。读图，回答下列问题。(14分)　(1)该日的日期为________前后。(2分)(2)图中A、B、C、D四地中，该日白昼时间最短的是________，C地的昼长是________小时。(4分)(3)此时B地旗杆影长为一天中的________值(填“最大”或“最小”)，旗杆影子的朝向为________方向。(4分)(4)该日A地体育场馆的太阳能电池板与建筑物外墙(墙面与地面垂直，见图2)之间最合适的夹角约为________；若此夹角可以调节，那么其一年中的变化幅度(一年中最大夹角与最小夹角之差)为________。(4分)答案　(1)12月22日　(2)D　14　(3)最小　正　北　(4)36°34′　46°52′解析　(1)读图可知，北极圈及其以北地区出现极夜现象，太阳直射南回归线，该日应为北半球的冬至日，即12月22日前后。(2)图中A、B、C、D四地中，D地出现极夜现象，因此D地白昼时间最短。 A、C两地分别位于南、北半球的同纬度地区，因此昼夜长短相反，据图分析，A地所在的经线为10°W，已知65°E是12时，可以得出A地的日出时间为7时，昼长为10小时，夜长为14小时，所以C地的昼长为14小时。(3)B地为正午，正午太阳高度达一天中最大，因此影子在一天中达最小。读图可知，北极圈及其以北地区出现极夜现象，太阳直射南回归线，太阳直射点位于B地以南，因此影子朝向正北方。(4)根据图示，太阳光线与太阳能电池板垂直，则体育场馆的太阳能电池板与建筑物外墙之间的最合适的夹角应等于该地正午太阳高度；由材料可知，A地的纬度是30°N，利用正午太阳高度的计算公式H＝90°－|所在地纬度±太阳直射点纬度|(同半球相减、异半球相加)可得H ＝90°－(30°＋23°26′)＝36°34′，因此最合适的夹角约为36°34′；该地正午太阳高度最大值出现在夏至日，该地正午太阳高度最小值出现在冬至日，用最大值减去最小值即可得出夹角的变化幅度为46°52′。课程标准结合实例，说明地球运动的地理意义。学习目标1.能够解释生活中正午太阳高度变化的现象。(地理实践力)2.运用正午太阳高度变化规律，解释其对人类生产生活的相关影响。(人地协调观)3.理解四季更替及其原因，知道地球表面五带的划分。(区域认知)4.理解二十四节气的制定方法，学会根据日期推算节气，并掌握二十四节气与人类活动的关系。(人地协调观)城市纬度日照间距沈阳41°26′2.02H北京39°56′1.86H上海31°12′1.41H福州26°05′1.18H类型范围春季夏季秋季冬季天文四季过渡季节一年内白昼最长、正午太阳高度最高的季节过渡季节一年内白昼最短、正午太阳高度最低的季节气候四季3、4、5月6、7、8月9、10、11月　12、1、2月春季立春立是开始的意思，立春即春季的开始夏季立夏夏季的开始雨水降雨开始，雨量渐增小满麦类等夏熟作物籽粒开始饱满惊蛰天气回暖，春雷始鸣，惊醒蛰伏于地下冬眠的动物芒种麦类等有芒作物成熟春分昼夜平分夏至炎热的夏天来临清明天气晴朗，草木繁茂小暑暑是炎热的意思。小暑就是气候开始炎热谷雨雨生百谷。雨量充足而及时，谷类作物能茁壮成长大暑一年中最热的时候秋季立秋秋季的开始冬季立冬冬季的开始处暑处是终止、躲藏的意思。处暑是表示炎热的暑天结束小雪开始下雪白露天气转凉，露凝而白大雪降雪增多，地面可能积雪秋分昼夜平分冬至寒冷的冬天来临寒露露水已寒，将要结冰小寒气候开始寒冷霜降天气渐冷，开始有霜大寒一年中最冷的时候