湘教版湘教版必修1第三节 地球的运动第3课时教学设计

第3课时　地球公转的地理意义

学习目标：1.理解昼夜长短和正午太阳高度的季节变化、纬度变化及其成因。(重难点)2.了解四季的形成和五带划分。

一、五带的划分和正午太阳高度的变化

1．五带的划分

(1)依据

①南、北回归线：地球公转过程中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：一年中因为地球公转导致昼夜交替现象消失的最大范围的界线。

(2)具体划分

2.太阳高度与正午太阳高度

(1)太阳高度：太阳相对于地平面的高度角(如图∠H)，最大值为 90°。

(2)正午太阳高度：当地地方时为12时的太阳高度。正午太阳高度在太阳直射的纬线上最大，向南北两侧逐渐降低。

二、昼夜长短的变化与四季更替

1．昼夜长短变化

(1)表示方法：晨昏线将纬线圈分为昼弧和夜弧两部分，一个地方的昼夜长短，就取决于它所在纬线圈昼弧和夜弧的比例关系。

(2)表现

2．四季更替

(1)表现：四季更替表现为一年中昼夜长短和正午太阳高度的季节变化。

(2)典型地区：地球公转使中纬度地区形成明显的四季变化。

(1)夏至日，北半球各地正午太阳高度达一年中最大值，南半球各地达一年中最小值。               (　　)

(2)北京天安门广场上旗杆正午时分的影子夏至日这一天最短，冬至日这一天最长。               (　　)

(3)太阳直射点所在的半球昼长夜短，且纬度越高，昼越短。 (　　)

(4)全球中纬度地区“四季分明”，特征明显；低纬度、高纬度地区“四季模糊”，特征相似。               (　　)

(5)太阳直射点所在地  (　　)

A．昼最长夜最短　　 B．太阳高度最大

C．昼夜等长 D．昼长夜短

提示：(1)×　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达一年中最大值，赤道与北回归线之间地区并未达最大值，南半球各地达一年中最小值。

(2)√　北京位于北回归线以北，一年中夏至日这一天正午太阳高度最大，冬至日这一天正午太阳高度最小，因此，天安门广场上旗杆正午时分的影子夏至日最短，冬至日最长。

(3)×　太阳直射点所在的半球昼长夜短，且纬度越高，昼越长，夜越短。

(4)√　中纬度地区，正午太阳高度变化幅度最大，昼夜长短的变化也较大，且正午太阳高度和昼长同时达到最大值或最小值，单位面积所获得的太阳辐射能变化最大，四季更替最为明显。赤道两侧的低纬度地区，昼夜长短变化不大，正午太阳高度终年较大，全年获得太阳辐射能最多，全年皆夏，没有真正意义的冬季，季节更替不明显。极地附近的高纬度地区，昼夜长短的变化很大，全年正午太阳高度很小，获得太阳辐射能较少，全年皆冬，没有真正意义的夏季，季节更替也不明显。

(5)B　[由于黄赤交角的存在，太阳直射点在南北回归线之间往返移动。就昼夜长短而言，除直射赤道时全球昼夜平分外，太阳直射点在哪个半球，哪个半球就昼长夜短，相反的半球昼短夜长。就太阳高度而言，直射点上太阳高度最大，为90°。]

材料一　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。

问题1　(综合思维) 材料一中影响建筑物采光和日照的主要因素是什么？

提示：正午太阳高度。

问题2　(综合思维)材料二中，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？这一天，全球正午太阳高度的变化规律是怎样的？

提示：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，全球正午太阳高度自南回归线向南北两侧递减。

[归纳总结]                                                      

1．正午太阳高度的变化规律

(1)纬度变化

(2)随季节变化规律

2．正午太阳高度的计算

H＝90°－纬度差。

式中H是指正午太阳高度，纬度差指所求地点的纬度与太阳直射点的纬度的差值。

纬度差的求法：若两地同在北(南)半球，两地纬度差为大数减去小数；若两地分别属于南北不同半球，两地纬度差为两地的纬度之和。

3．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是：日出最长正午最短日落最长，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的关系如上图所示(H为冬至日当地的正午太阳高度)，L应大于h·cotH。

(5)太阳能热水器的角度问题

太阳能热水器的集热板要根据正午太阳高度的变化来调整角度，集热板与地面之间的夹角α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。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)。

1．读某地正午太阳高度年变化折线图，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．23.5°N～90°N　 B．23.5°S～90°S

C．0°～23.5°N之间  D．0°～23.5°S之间

D　[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。根据正午太阳高度变化规律可以判定该地位于赤道至南回归线之间。]

2．为了保证一定时间的光照，须根据日照情况合理配置楼房之间的间距。在下列城市中，理论上楼间距要求最远的城市是    (　　)

A．石家庄　　　　 B．哈尔滨

C．邯郸 D．广州

B　[纬度越高，正午太阳高度越小，前楼的影子越长，要求楼间距越大，故选哈尔滨。]

材料　下面两个表格为某县一中学生作息时间表(节选。)

某县一中学生作息时间表(夏季节选)

某县一中学生作息时间表(冬季节选)

问题1　(综合思维)夏季作息时间为什么比冬季作息时间提前？

提示：夏季白昼时间比冬季长，日出早。

问题2　(综合思维)九月份新学期开学至立冬节气期间，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。

问题3　北半球昼夜长短的变化与太阳直射点的移动方向有什么关系？

提示：太阳直射点向北移动，北半球昼变长，夜变短；太阳直射点向南移动，北半球昼变短，夜变长。

[归纳总结]                                                      

1．昼夜长短分布——抓“直射点位置”

太阳直射点所在的半球位置决定昼夜长短状况。太阳直射点在哪个半球，哪个半球就昼长夜短，且越向该半球的高纬度地区白昼时间越长。太阳直射点所在半球的极点周围出现极昼现象。如下图所示：

2．昼夜长短变化——抓“移动方向”

此处的“移动方向”主要是指太阳直射点的移动方向，它决定昼长、夜长的变化趋势，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，哪个半球就昼变长夜变短；且纬度越高，昼夜长短变化幅度越大。如下图所示：

3．昼夜长短的季节变化

4．昼夜长短的纬度变化

5．昼夜长短的计算方法

(1)根据昼弧、夜弧求昼长、夜长(昼弧、夜弧的长短反映昼夜长短)

昼长时数＝

夜长时数＝

(2)根据日出日落时间求昼长、夜长

昼长＝日落时间－日出时间＝(正午12时－日出时间)×2＝(日落时间－正午12时)×2夜长＝24时－昼长  

(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40°N的地区昼长是15小时，则40°S的地区夜长为15小时。

3．读下图，回答(1)～(2)题。

(1)图中C点的昼长为   (　　)

A．24小时　　　　 B．12小时

C．20小时 D．10小时

(2)图中所示日期，下列各地白昼最长的是(　　)

A．太原 B．长春

C．南昌 D．昆明

(1)C　(2)B　[第(1)题，从图中的信息可知，图中C点所在的纬线上昼弧与夜弧的比例是5∶1，昼夜之和是24小时，所以其昼长约是20小时。第(2)题，图中所示日期为夏至日，夏至日时，太阳直射北回归线，北回归线及其以北地区白昼时间达到一年中最大值，且位置越往北，白昼时间越长。]

“天地有大美而不言，四时有明法而不仪，万物有成理而不说。”天地的大美、四时的序列、万物的荣枯，都是自然的伟力所致，非人为所能改变。西方人只有春夏秋冬，中国人却通过观天发明了二十四节气，从惊蛰到芒种，从霜降到大雪，24个如诗如画的名字串起了我们与众不同的四季。

问题1　(综合思维)四季的成因是什么？

提示：四季的形成与正午太阳高度和昼夜长短的变化有关。

问题2　(综合思维)我国与众不同的四季是如何划分的？

提示：我国的四季与欧美四季的划分有明显不同，是以二十四节气为基础划分的。

[归纳总结]                                           

1．四季的划分

2．五带的划分

同一季节，昼夜长短和正午太阳高度随纬度的变化，使得太阳辐射总量在地表具有从低纬向高纬递减的规律。这样，地表就划分成了五带。具体如下图所示：

4．青岛地处约36°N，四季分明。读四季更替成因示意图，回答(1)～(2)题。

(1)关于图中甲、乙含义的判断，正确的是(　　)

A．甲表示正午太阳高度的季节变化

B．甲表示昼夜长短的季节变化

C．乙表示昼夜长短的季节变化

D．乙表示太阳直射点的回归运动

(2)青岛四季分明的原因是(　　)

①地处中纬度　②正午太阳高度终年不变　③昼夜长短季节变化较大　④昼长和正午太阳高度同时达到最大值或最小值

A．①②④  B．①②③

C．②③④  D．①③④

(1)C　(2)D　[第(1)题，图中表示地球公转的地理意义，因黄赤交角的存在，地球在公转过程中产生了太阳直射点的回归运动，而直射点的季节移动导致各地正午太阳高度和昼夜长短的变化，因此各地出现季节变化。第(2)题，中纬度地区因昼夜长短与正午太阳高度一年中变化大，且两者数值变化一致，因此四季分明。]

光照图的综合判读

如图为某地投影示意图，图中小虚线圈为极圈，大虚线圈为回归线；弧线ACB为晨昏线，且AC段为昏线；C点为晨昏线与极圈的切点，也是晨昏线与120°E经线的交点。

探讨1　说出该日的日期及太阳直射点的坐标。

提示：12月22日　23.5°S，60°W

探讨2　说出此时国际标准时间和新的一天占全球的范围。

提示：16时　1/6

探讨3　简述图示日期北半球昼夜长短的分布规律以及全球正午太阳高度的分布规律。

提示：北半球昼最短，夜最长，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；正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减，南回归线及其以南地区，正午太阳高度达一年中最大值，北半球各纬度达一年中最小值。

读下图(阴影部分表示黑夜)，完成下列问题。

(1)此图以________为中心，日期为________月________日前后。

(2)此时太阳直射点的地理坐标是________，当日正午太阳高度随纬度变化的规律是________。

(3)图中晨线是________。

(4)A、D、E三点的自转线速度从大到小的排列顺序为________，有一发炮弹从D点射向乙点方向，炮弹将落在D、乙所在经线的________(东或西)侧。

(5)此时E点的地方时为________时，乙点的日落时间是________时。

(6)A点的昼长为________小时，甲点的夜长为________小时。

(7)从甲到乙最短距离的行进方向是(　　)

A．自东向西　　 B．先向东南再向东北

C．自西向东 D．先向西南再向西北

[解析]　第(1)题，此图显示地球自转呈顺时针方向，中心点以南极点为中心，南极圈及其以南地区全部为极昼，日期应为12月22日前后。第(2)题，12月22日，太阳直射点的纬度为23.5°S，依据图中显示的45°E可以推算出太阳直射点的经度为90°W，所以太阳直射点的地理坐标是(23.5°S，90°W)；当日正午太阳高度随纬度变化的规律是由南回归线向南北两侧递减。第(3)题，顺着地球自转方向，经过AB后进入白昼，经过BC后进入黑夜，故AB是晨线，BC是昏线。第(4)题，地球表面纬度越高线速度越小，A、D、E三点纬度大小为A<D<E，所以三地的自转线速度从大到小的排列顺序为A>D>E；在南半球炮弹运动方向向左偏，所以炮弹将落在D、乙所在经线的东侧。第(5)题，E点位于昼半球中央经线上，是太阳垂直照射的经线，其地方时为12时；乙点所在纬线上夜长为6小时，所以日落时间是21时。第(6)题，A点位于赤道上，全年昼夜平分，所以A点的昼长为12小时；甲点所在的纬线有约150度的夜弧，故甲点的夜长为10小时。第(7)题，甲乙都在南半球，乙在甲之西，最短距离是两地大圆的劣弧，凸向南极，故行进方向是先向西南再向西北。

[答案]　(1)南极点　12　22

(2)(23.5°S，90°W)　由南回归线向南北两侧递减

(3)AB

(4)A>D>E　东

(5)12　21

(6)12　10

(7)D

(教师独具)

上海市(约31°N)业主李某发现所购商品房居室里日照时间极短且达不到满窗而向法院起诉退房，法院依据《上海市城市规划管理技术规定》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”的有关规定，责成房产公司退还其各类费用。据此回答1～2题。

1．材料“ ________日满窗日照的有效时间不少于连续1小时”的指标，你认为以哪一日来确定较为合理   (　　)

A．春分　　　　 B．夏至

C．秋分 D．冬至

2．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，北京的楼房间距比上海应宽些，原因是   (　　)

A．北京比上海地形复杂

B．北京比上海正午太阳高度小

C．北京比上海年太阳辐射总量少

D．北京比上海天气干燥

1.D　2.B　[第1题，上海市位于约31°N附近，处在北回归线以北，全年阳光不能直射；居住建筑的居室受阳光遮挡的时间与太阳高度有密切关系，太阳高度越小，受遮挡的时间越长；冬至时，北回归线以北的地方太阳高度最小。第2题，北京的地理纬度比上海的高，太阳高度终年比上海低，所以，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，楼房间距北京比上海应宽些。]

下表为某三地连续两日日出与日落时刻(北京时间)。据此回答3～4题。

3.三地按纬度由高到低排列正确的是(　　)

A．①②③ B．①③②

C．②①③ D．③①②

4．若③地为北京，则此时(　　)

A．地球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.B　4.C　[第3题，三地相比较①昼夜变化幅度大，②昼夜变化幅度小，三地按纬度由高到低排列正确的是①③②。第4题，若③地为北京，则此时北京昼长，并且变长。因此北极圈内极昼的范围逐渐扩大。]

5．地球上四季更替的根本原因是(　　)

A．各地昼夜长短的季节变化

B．各地正午太阳高度的季节变化

C．太阳直射点的季节移动

D．黄赤交角的存在

D　[由于地球公转运动时，其赤道平面和公转轨道面保持23.5°的交角(黄赤交角)，使得太阳在地球表面的直射点发生季节移动，从而导致各地昼夜长短的季节变化和各地正午太阳高度的季节变化，形成四季的更替。所以说，黄赤交角的存在是地球上四季更替的根本原因。]

6．地球上一年内昼夜长短变化最大的地区是(　　)

A．热带 　　　 B．南、北温带

C．南、北寒带 D．南、北回归线附近

C　[南、北寒带一年中可以出现极昼、极夜现象，所以一年内昼夜长短变化最大。]

(教师独具)

教材P22活动

1．当太阳光直射赤道时，在地球自转的过程中，世界各地都存在昼夜交替现象，而且世界各地的昼夜长短都相等。

2．当太阳光直射南(北)回归线时，在地球自转的过程中，存在无昼夜交替现象的地方。这些地方都在南北极圈及其以内，出现极昼和极夜现象。当太阳光直射南回归线时，南极圈及其以内出现极昼现象，北极圈及其以内出现极夜现象。当太阳光直射北回归线时，北极圈及其以内出现极昼现象，南极圈及其以内出现极夜现象。

3．绘图(我们以夏至日，即太阳光直射北回归线时为例来说明绘图方法。)

作图过程：(1)画黄道面：过圆心画一条水平线表示黄道面，并延长与大圆相交于两点。

(2)画地轴：地轴应与黄道面之间成66.5°的夹角。

(3)画赤道：赤道与地轴垂直，与黄道面相交成23.5°的夹角。

(4)画南、北回归线：以黄道面与大圆的两个交点为起点，画两条平行于赤道的虚线表示南、北回归线(南、北回归线的纬度数等于黄赤交角的度数，即黄赤交角的大小，决定了南、北回归线的范围)。

(5)画极圈：以通过地心且与黄道面垂直的假想线与地面的交点为起点分别画两条平行于赤道的虚线，表示南、北极圈(极圈的度数就是地轴倾斜的角度，与黄赤交角互为余角)。

(6)画太阳光线：通过太阳直射点与地心的连线画直射点太阳光线并画此线的平行线，南北边界两条，中间一条。

(7)画晨昏线：过地心画出的太阳光线的垂线就是晨昏线，夏至日应与南、北极圈相切。(注意本题介绍的方法是把地轴画成倾斜方向时的画法，想一想，如果把地轴画成垂直的，图又该如何画。)

教材P23活动

日历上标注的节气日期和具体时刻各年有所不同的原因在于地球公转的周期是365日6时9分，而日历上的一年是365日，每年相差6时9分。

教材P24活动

1．利用第18页活动得出a、b值，然后利用数学公式进行计算：tan H＝b/a，得出结论正午太阳高度H＝arctan(b/a)。

2．正午太阳高度的通用公式：H＝90°－(φ±δ)(φ为当地地理纬度，δ为太阳直射点纬度)

当太阳直射点与当地位于不同半球时，用“＋”；当两地位于同一半球时，用“－”。

求证过程如下：

图1　　　　　　图2　

图1中H＝90°－α＝90°－β＝90°－(φ－δ)，

图2中H＝90°－α＝90°－β＝90°－(φ＋δ)。

3．略。