高中地理 第一章 第三节 课时3 地球公转与自转共同作用下产生的

地球公转与自转共同作用下产生的地理意义

[学习目标定位] 1.理解正午太阳高度角的大小随纬度和时间的变化规律。2.理解昼夜长短随纬度和时间的变化规律。3.了解四季更替现象，理解五带划分标准。

一、正午太阳高度角的变化

1.太阳高度角：太阳光线与地平面的夹角。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.空间(纬度)变化规律：由太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。 3.时间(季节)变化规律(以北半球为例)

节气 夏至日 冬至日 二分日 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)时间变化(以北半球为例)

最大值地区 北回归线及其以北地区 南回归线及其以南地区 赤道 最小值地区 南半球各地区 北半球各地区 极点

(3)二分日前后：全球各地昼夜平分，均为12小时。 三、季节更替 1.成因

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2.不同纬度的季节变化

(1)低纬度地区全年皆夏，季节更替现象不明显。 (2)高纬度地区全年皆冬。 (3)中纬度地区四季更替明显。 3.划分

类型 天文 四季 气候四季(以北半 球为例) 中国传统四季 立春→立夏 立夏→立秋 立秋→立冬 立冬→立春 3、4、5月 6、7、8月 9、10、11月 12、1、2月 范围 春 过渡 季节 夏 白昼最长、太阳高度角最大的季节 秋 过渡季节 冬 白昼最短、太阳高度角最小的季节 4.南半球季节与北半球相反。 思考

1.夏至日时，北半球各地正午太阳高度角是否都达到了一年中的最大值？为什么？ 答案 不是。赤道和北回归线之间的地区在太阳直射时正午太阳高度角最大，而不是在夏至日，但北回归线及其以北地区的正午太阳高度角在夏至日时，达到一年中的最大值。 2.北京天安门广场日出时升起国旗，国际劳动节和我国国庆节，哪一天升旗早？ 答案 国际劳动节当天升旗时间早。

探究点一 正午太阳高度角的变化规律 探究活动 阅读材料，回答下列问题。

材料一 二分二至日不同纬度正午太阳高度角示意图。

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材料二 济南在二分二至日的正午太阳高度角示意图。

材料三 某日，太阳直射点位于10°N，位于40°N的某同学在楼顶安装太阳能，要保证热效率最高，中午时集热板与太阳光应垂直(如下图所示)。

(1)读材料一，试判断表示春、秋分日、夏至日和冬至日不同纬度的正午太阳高度角变化的分别是哪个图？

(2)分析材料一中北极圈正午太阳高度角的季节变化规律？

(3)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？

(4)读材料三，太阳直射10°N时，40°N的正午太阳高度角是多少？太阳能集热板与水平面的夹角α多大时集热效果最好？

答案 (1)甲表示春、秋分日，乙表示北半球夏至日，丙表示北半球冬至日。 (2)夏至日最大。冬至日最小。从冬至到夏至，增大。从夏至到冬至减小。

(3)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。 (4)60° 集热板与楼顶之间的夹角α＝90°－60°＝30°。 反思归纳 正午太阳高度角的变化规律

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(1)纬度变化规律

①同一时刻，由太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。

②地球上，同一纬线上正午太阳高度角相等，直射点所在纬度上的正午太阳高度角最大(90°)。

(2)季节变化规律：同一地点，正午太阳高度角随着季节作有规律的变化。其数值具有“来增去减”的特点，即直射点向本地所在纬线移来，则正午太阳高度角增大，移去则减小。 各纬度变化具体如下：

地区 北回归线及其以北地区 南回归线及其以南地区 最大值 最小值 一次最大值(6月22日前后) 一次最小值(12月22日前后) 一次最大值(12月22日前后) 一次最小值(6月22日前后) 一次最小(南半球出现在6月南北回归线之间(除赤道外) 两次最大(太阳直射时最大) 22日前后，北半球出现在12月22日前后) 赤道 探究点二 昼夜长短的变化

两次最大(3月21日前后和9月23日前后) 两次最小(6月22日前后和12月22日前后) 探究活动 阅读材料，结合教材图1－3－11“二分二至日不同纬度昼夜长短的变化”，分析回答下列问题。

材料 二分二至日不同纬度昼夜长短的变化。

(1)结合北半球春、秋分日图，分析春、秋分日时太阳直射点的纬度位置如何？全球的昼夜长短具有怎样的分布规律？

(2)以北半球夏至日为例分析夏半年，太阳直射点的纬度位置如何？北半球昼夜长短状况如何，随纬度如何变化？其中夏至日的昼夜长短状况有什么特点？ 答案 (1)春、秋分时太阳直射赤道，全球各个纬度昼夜等分。

(2)北半球夏半年，太阳直射北半球。北半球昼长夜短，纬度越高，白昼越长，北极地区出现极昼。夏至日时，北半球白昼最长，黑夜最短，北极极昼范围最大达北极圈。 反思归纳 昼夜长短的变化规律 (1)纬度变化(以北半球为例)

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(2)季节变化

昼夜长短的季节变化结合太阳直射点的移动方向进行分析：不管太阳直射点在哪个半球，只要向北移动，则北半球昼变长夜变短；只要向南移动，则北半球昼变短夜变长。

不管太阳直射点向哪个方向移动，只要直射北半球，则北半球昼长夜短，只要直射南半球，则北半球昼短夜长。 整理如下：

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对点训练一 正午太阳高度角的变化

1.下图①②③④四地中，正午太阳高度角最大的是( )

A.① B.② C.③ D.④ 答案 D

解析 根据文字和图像可知，此时太阳直射点位于南回归线，此时全球正午太阳高度角由南回归线向南北两侧递减。 对点训练二 昼夜长短的变化

下图为“某地区不同日期的日出与日落示意图”，据图回答2～3题。

2.图中显示，该地区在冬至时( ) A.日出早，日落晚 C.日出晚，日落早 3.该地区的纬度位置( ) A.在赤道附近 C.为南回归线 答案 2.C 3.B

B.接近40°N D.靠近南极圈 B.白昼长，黑夜短 D.白昼与黑夜等长

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解析 第2题，图中显示，该地区在冬至时，太阳在天空中转过的弧长短，即白天短，因此日出晚、日落早。第3题，图中显示，该地区无论冬至还是夏至，正午的太阳都在南方，可判断该地在北半球。 对点训练三 四季的成因

4.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.各地正午太阳高度角的季节变化 C.太阳直射点的季节移动 D.黄赤交角的存在 答案 D

解析 由于地球公转运动时，其赤道平面和公转轨道面保持23°26′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角的季节变化，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。 综合提升

5.下图为“某同学绘制的我国某城市(地处120°E)每天日落时间示意图”。读图，完成下列各题。

(1)描述a到c期间该地的昼夜长短情况和昼长变化特点。 (2)说明d日期全球正午太阳高度的分布规律。

答案 (1)a到c期间是昼短夜长；a到b期间昼逐渐变短，到b点时昼最短，b到c期间昼逐渐增长。

(2)d日期太阳直射北回归线，正午太阳高度从北回归线向南北两侧降低；北回归线及其以北的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。

解析 本题主要考查日落时间与昼夜长短、正午太阳高度分布规律的关系。第(1)题，a到c期间我国日落早于18时，说明是冬半年，昼短于夜，昼长先变短后变长。第(2)题，d日期是我国日落最晚的时间，即d日期为我国的夏至日，据此可以分析出全球正午太阳高度的分布规律。

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教材P23 复习题

3.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，所以形成昼与夜的更替现象。

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小进，日出时间晚于6时，日落早于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，日落为18时。 4.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。

[基础过关]

下图是位于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1～2题。

1.三地的纬度从高到低的排序是( ) A.①②③ B.①③② C.③②① D.③①② 2.此日昼长时间从短到长的排序是( ) A.①②③ B.②①③ C.③②① D.③①② 答案 1.A 2.C

解析 第1题，夏至日正午太阳高度角是从北回归线向南北两侧递减，图中三地正午时太阳均位于南方，说明三地均在北回归线以北，且太阳高度角从③→②→①逐渐减小，说明③→②→①纬度变高。第2题，北半球夏至日纬度越高白昼越长。 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

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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)( )

答案 3.B 4.B

解析 第3题，此图反映的地点在夏至日恰好发生极昼现象，冬至日发生极夜现象，故该点位于北极圈。第4题，B点代表日期是冬至日，根据地球自转方向，判断极点，然后看发生的极昼极夜现象。

读“遮阳设施设计示意图”，完成5～6题。

5.假如图示装置位于我国中部地区，则低热期时( ) A.华北平原正值小麦丰收时节 B.地球公转速度较快

C.北京正午太阳高度角达到一年中的最大值 D.北京的昼长大于银川的昼长

6.假如图示装置位于悉尼，则过热期应是( ) A.3月 C.9月 答案 5.B 6.D

解析 第5题，如果图示装置位于我国中部地区，则低热期(太阳光线与地面夹角较小，即正午太阳高度角较小)时北半球为冬季，则地球处于近日点附近，公转速度较快。第6题，如果图示装置位于悉尼(南半球)，过热期时当地为夏季(北半球为冬季)。

B.6月 D.12月

根据“我国日历反映的信息简图”，回答7～8题。

7.假设日历中立秋时北京时间为4时，则太阳直射点的经度为( ) A.60°E

B.120°W

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C.60°W

8.此时欧美国家正处于( ) A.春季 C.秋季 答案 7.B 8.B

D.180°E

B.夏季 D.冬季

解析 第7题，立秋时北京时间(东八区)为4时，根据时差计算可知太阳直射点的经度。第8题，欧美国家四季划分以二分二至为开端，夏至到秋分为其夏季。 9.下图是一幅“以极地为中心的光照图”。读图回答下列问题。

(1)此图表示的是__________月________日前后的光照情况。

(2)此时A点是__________时，A、B、C三点中白昼最短的是________点，昼长是____________小时。

(3)此日北半球昼夜长短的变化规律是_____________________________________________。 (4)C点的夜长是________小时，D点的夜长是________小时。 答案 (1)6 22 (2)15 C 12

(3)昼最长、夜最短，纬度越高昼越长、夜越短，北极圈及其以北地区出现极昼现象 (4)12 0

解析 从地球的自转方向可知，此图所示的范围为北半球，北极圈及其以北地区出现极昼现象，说明此图表示的是6月22日前后的光照情况。此日太阳直射23°26′N，北半球纬度越高，白昼越长，66°34′N及其以北地区出现极昼现象；据E点所在经线为18时，可推算A点的时间为15时，C点位于赤道上，昼夜平分，故夜长为12小时，D点位于北极圈上，故夜长为0小时。

10.我国西部地区某校地理兴趣小组在平地上用立竿测影的方法，测算正午太阳高度角α，如甲图。乙图为该小组绘制的春分日至冬至日正午竿影长度变化图。据此回答下列问题。

(1)乙图中的数码代号分别表示二分二至日的竿影长度。其中反映北半球夏至日(6月22日前

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后)正午竿影长度的数码代号是________。

(2)该地从春分日到秋分日的正午竿影长度变化情况是______________________，对应的正午太阳高度角α的变化是__________________________。

(3)如果一年中测得的正午竿影均朝向北方，那么该学校位于( ) A.南回归线以南 C.北回归线以北

B.南回归线与赤道之间 D.北回归线与赤道之间

(4)如果出现正午竿影长度等于竿长，则表明此时正午太阳高度是( ) A.0° B.25° C.45° D.90° 答案 (1)②

(2)先逐日变短，夏至日后逐日变长 先逐日变大，夏至日后逐日变小 (3)C (4)C

解析 第(1)题，从乙图纵坐标，二分二至时影长，推出②影子最短，正午太阳最高，即为夏至日，④影子最长，为冬至日。第(2)题，影子长度与正午太阳高度角成负相关关系。第(3)题，一年中正午竿影均朝向北方，说明直射点的移动在此地的南方，即此地在北回归线以北地区。第(4)题，根据甲图示意，若正午竿影长度等于竿长，正午太阳高度角α＝45°。

[能力提升]

太阳房是利用太阳能进行采暖的节能环保型建筑物。下图是我国东部乡村某地太阳房太阳辐射吸收和室内空气循环示意图，箭头表示空气流动方向，当玻璃墙倾角为60°时，该地冬季太阳房集热效果最佳。据此回答11～12题。

11.该地位于( ) A.东北平原 C.成都平原

B.华北平原 B.珠江三角洲

12.四幅图中，能反映该村冬季状况的是( ) A.图a B.图b C.图c D.图d 答案 11.B 12.A

解析 第11题，根据“当玻璃墙倾角为60°时，该地冬季太阳房集热效果最佳”题干条件

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可知，该地一年中最小正午太阳高度(应出现在冬至日)为30°，根据冬至日正午太阳高度的计算公式H＝90°－(该地纬度＋23.5°)，可知该地纬度为36.5°。第12题，太阳房是利用太阳能进行采暖的节能环保型建筑，而且当玻璃墙倾角为60°时，该地冬季太阳房集热效果最佳，因此冬季时太阳房内热量充足，气流上升，形成热力环流。

雷米某日在北京香山观看日落景象，19时他看到太阳缓缓落下。回答13～14题。 13.雷米有可能是在下列哪个日子观看日落的( ) A.4月1日 C.10月1日

14.此日北京昼长是( ) A.15小时 C.12小时 答案 13.B 14.D

解析 第13题，19时看到日落，说明昼长夜短，阳光直射北半球，接近夏至日。第14题，已知日落时间求昼长，用日落时间减去12，然后乘2，为14小时。

15.深圳一研究性学习小组，对地球运动及其产生的地理现象进行探究时遇到了一些问题，请结合所学地理知识予以解答。

(1)他们认为：在当地一个窗户朝正南的房间里，全年正午阳光都能照射到房内。你认为是否正确？为什么？

(2)他们认为：一年中深圳市正午太阳高度最高时，昼最长。你认为是否正确？为什么？ (3)他们在进行图像转换时遇到了困难，请将图甲所示内容按要求转绘在图乙中。(要求：在图乙中绘出晨昏圈，用阴影表示夜半球部分，标出直射点所在经线的经度。)

B.19小时 D.14小时 B.6月1日 D.1月1日

答案 (1)不正确；深圳位于北回归线以南，夏至日前后，正午阳光不能进入房内。 (2)不正确；夏至日北半球各地昼长达到最长，而深圳正午太阳高度最高时，不是夏至日。 (3)如图

解析 本题以案例分析的形式考查正午太阳高度、昼夜长短的分布规律及其应用。第(1)题，南北回归线之间的区域每年有两次太阳直射，所以在太阳直射深圳到直射北回归线时间段内，

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正午太阳光不能从正南照射到房间内部。第(2)题，夏至日北半球各地昼最长，深圳市位于赤道与北回归线之间，有太阳直射现象，但不是在夏至日，因此深圳正午太阳高度最高时，昼长并非最长。第(3)题，北极圈到北极点之间出现了极昼现象，太阳应直射北回归线，且东西半球的分界线160°E处于夜半球平分线上，其地方时为0：00，太阳此时应直射在(23°26′N,20°W)。

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