1.2 第3课时 正午太阳高度的变化、四季更替和五带划分(教学设计)--高中地理

地理选择性必修1 第1章第2节教学设计
第1章地球的运动
第2节地球运动的地理意义
第3课时正午太阳高度的变化、四季更替和五带划分目录
一、学习目标
二、必备知识
三、情景探究
探究一：正午太阳高度的变化
探究二：四季更替和五带划分
四、学习效果
第1章地球的运动
第2节地球运动的地理意义
第3课时正午太阳高度的变化、四季更替和五带划分
一、学习目标
1．结合相关图示分析，理解正午太阳高度的变化规律及四季、五带的划分依据。

2．根据日常观察，掌握正午太阳高度的年变化特点、四季的更替特征。

3．根据相关资料，理解正午太阳高度的变化在生产、生活中的应用。

二、必备知识
（一）正午太阳高度的变化
1．太阳高度
(1)概念：太阳高度角的简称，如图，是太阳光线与地平面的交角，即太阳在当地的仰角。

(2)特点：在太阳直射点上，太阳高度是90°；在晨昏线上，太阳高度是0°。

2．正午太阳高度：一日内最大的太阳高度，反映太阳辐射的强弱。

（1）读教材图1.16北半球二分二至日全球的昼长和正午太阳高度，思考：正午太阳高度的特点是什么？
提示：①同一条纬线上正午太阳高度相同；②与太阳直射点所在纬线纬度差相等的两条纬线上的正午太阳高度相同；③若某地太阳高度为90°，则说明此时该地的地方时为正午12时，该地点为太阳直射点；南北回归线两侧的地区，纬度越高，正午太阳高度越小。

3．正午太阳高度的空间(纬度)变化规律
由太阳直射点所在纬线向南、北两侧递减。

4．正午太阳高度的时间(季节)变化规律(以北半球为例)
节气最大值地区最小值地区
夏至北回归线及其以北地区南半球
冬至南回归线及其以南地区北半球
春分、秋分赤道极点
5. 从春分到夏至期间，北京的正午太阳高度角怎样变化？
提示：逐渐增大。

（二）四季更替和五带划分
1．四季更替
(1)成因
(2)划分
类型天文四季气候四季(北温带)
范围春季过渡季节3、4、5月夏季白昼最长、正午太阳高度最高的季节6、7、8月秋季过渡季节9、10、11月冬季白昼最短、正午太阳高度最低的季节12、1、2月
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)划分界线：南北回归线和南北极圈。

(3)划分及特征(如图)：
3. 将下列地区与其所属的温度带相连。

4. 若黄赤交角的度数变为20°，则五带的范围将如何变化？
提示：热带、寒带范围变小，温带范围变大。

三、情景探究
探究一：正午太阳高度的变化
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购买了某小区的商品房。

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户业主将开发商告上法庭。

问题1 (区域认知)在我国的大部分地区，楼高一定的情况下，室内的采光状况与楼间距有何关系？
提示：我国大部分地区都位于北回归线以北，楼高一定的情况下，南北方向上的楼间距越小，室内采光时间越短；反之则越长。

问题2 (综合思维)小区业主为什么这么重视楼间距问题？
提示：楼间距与太阳光照相关，在太阳高度一定的情况下，楼间距的大小会影响到采光条件的好坏。

问题3 (地理实践力)在北京购买商品住宅时，如果想验证开发商关于“全年都可见到阳光”的销售宣传语的真实性，我们应选择在什么时间去看房？
提示：选择在冬至前后去看房。

归纳提升
1．正午太阳高度的变化规律
(1)正午太阳高度的纬度变化规律
正午太阳高度由太阳直射点所在纬线向南北两侧逐渐降低。

(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)
(3)正午太阳高度的年变化规律
南、北回归线之间纬度越高，正午太阳高度变化幅度越大(由23°26′增大至46°52′)，赤道上为23°26′，回归线上为46°52′
回归线至极圈之间 各纬度正午太阳高度变化幅度相同(均为46°52′) 极圈以内地区
纬度越高，正午太阳高度变化幅度越小(由46°52′减小至23°26′)，极圈上为46°52′，极点上为23°26′
2．正午太阳高度的计算方法 公式：H ＝90°－两点纬度差。

说明：“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(40°N)正午太阳高度：H A ＝90°－AB 纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。

当太阳直射B 点(10°N)时，C 点(23°26′S)正午太阳高度：H C ＝90°－BC 纬度差＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′。

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：日出最长―――→逐渐变短正午最短―――→逐渐变长日落最长，且日影方向与太阳方向相反。

(4)推断楼间距
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。

为了保证一楼全年都有阳光照射，北回归线以北地区建造楼房时，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)。

(5)计算太阳能热水器集热板的安装角度和不同季节的调节角度
①太阳能热水器集热板与地面的夹角：为了最大限度地利用太阳能资源，太阳能集热板与地面之间的夹角(α)应等于该地与太阳直射点所在地的纬度差，或者说和当天正午太阳高度角(H)互余，如下图所示。

②一年内调整的幅度：正午太阳高度的变化幅度
a．南、北回归线之间的地区，年变化幅度ΔH＝23°26′＋当地纬度；b．回归线与极圈之间的地区，年变化幅度恒为46°52′；c．极圈到极点之间的地区，年变化幅度从46°52′逐渐降低到23°26′。

探究二：四季更替和五带划分
“天地有大美而不言，四时有明法而不议，万物有成理而不说。

”天地的大美、四时的序列、万物的枯荣，都是自然的力量所致，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。

下列的诗句中带给了我们许多浪漫的意境：
春至细雨如丝，杨花飞舞；
夏则傍流水亭轩，赏芙蓉花开；
秋来隔窗听雨，小扇扑萤；
冬可踏绵柔雪地，聆暗香遁地。

问题1 (区域认知)诗句中描述的季节更替在我国的北方和南方，哪个表现更明显？
提示：在北方更明显。

问题2 (综合思维)寒冬腊月，许多东北的老人愿意到海南三亚过冬，主要原因是什么？
提示：海南三亚纬度较低，属于热带气候，冬季时气温较高。

归纳提升
1．四季和五带的形成
2．五带的划分
四、学习效果
1．(2023·滕州一中高二月考)下图为甲、乙两地10～12月正午太阳高度折线图。

读图，完成(1)～(2)题。

(1)有关甲、乙两地位置的描述，图示时期正确的是( )
A．甲地位于北半球温带B．乙地位于南半球温带
C．甲地位于南半球热带D．乙地位于北半球热带
(2)图示时期( )
A．甲地正午太阳高度不断减小B．两地正午太阳高度之差先减后增
C．两地白昼长度差值先增后减D．乙地白昼时长先缩短后延长
(1)A (2)C [第(1)题，据图可以获取以下信息，甲地正午太阳高度在12月的某一天达到一年中的最小值，可知甲地位于北半球，因为无太阳直射现象，所以位于温带地区。

乙地在10月某日正午太阳高度达到90°，此时太阳直射点位于南半球，可知乙地位于南半球，并且位于赤道与南回归线之间，位于热带。

第(2)题，由图可知，甲地正午太阳高度先减小再增大，A错误。

图示时期，两地正午太阳高度差在10月中旬太阳直射乙地前是增大的，B错误。

乙地白昼时间先变长后缩短，D错误。

在12月22日之前，乙地白昼变长，甲地白昼变短，两地白昼长度差值增加，12月22日之后，乙地白昼变短，甲地白昼变长，两地白昼长度差值减小，C正确。

]
2．太阳能是目前世界上可开发的最大能源，可以源源不断地加以利用，是最清洁的能源之一，太阳能热水器就是目前人们常见的利用方式之一。

下图为龙岩市(约
25°N)太阳能热水器安装示意图。

据材料和图完成(1)～(2)题。

(1)龙岩市冬至日的正午太阳高度是( )
A．18°34′ B．23°26′C．48°26′ D．41°34′
(2)从冬至到夏至，龙岩市居民为使太阳能热水器达到最佳集热效果，滑动支架应( )
A．先升后降B．先降后升C．不断升高D．不断降低
(1)D (2)D [第(1)题，冬至日太阳直射23°26′S。

根据材料可知，龙岩市的纬度约为25°N，据正午太阳高度的计算公式可得：H＝90°－纬度差＝90°－(23°26′＋25°)＝41°34′。

第(2)题，据图可知，集热板的倾角与正午太阳高度角互余。

结合正午太阳高度的计算公式可推出倾角等于纬度差。

因此从冬至到夏至，纬度差越来越小，因此龙岩市居民为使太阳能热水器达到最佳集热效果，滑动支架应不断降低。

]
3．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．低纬度地区
(2)假设黄赤交角为30°时，地球上( )
A．寒带的范围变大B．温带的范围变大
C．热带的范围变小D．寒带的范围变小
(1)B (2)A [第(1)题，热带地区终年正午太阳高度大，气温高，全年皆夏，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，全年皆冬，四季变化不明显；只有位于中纬度地区的南北温带，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，黄赤交角的大小对五带划分影响很大。

如果黄赤交角变为30°，热带的纬度范围变为赤道到南北纬30°，那么寒带的纬度范围变为从南北纬60°到南北纬90°。

由此可知：黄赤交角变大，热带、寒带范围变大，温带范围变小。

]。