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111 1.3 地球公轉(zhuǎn)的地理意義 第1課時 地球的公轉(zhuǎn)和正午太陽高度的變化 學(xué)案（魯教版必修1） [學(xué)習(xí)目標]　1.通過觀察或用地球儀演示地球的公轉(zhuǎn)運動，分析說明地球公轉(zhuǎn)運動的特點及太陽直射點回歸運動的成因和運動規(guī)律。2.通過繪圖分析，說明正午太陽高度的大小及變化規(guī)律。 一、地球的公轉(zhuǎn) 1．公轉(zhuǎn)特征 (1)方向：①自西向東。 (2)軌道：接近正圓的②橢圓軌道，太陽位于其中一個焦點上。 (3)周期：365日6時9分10秒，叫做③1恒星年。 (4) 2．黃赤交角及其意義 (1)黃赤交角(如下圖) (2)影響：黃赤交角的存在引起太陽直射點在⑩南北回歸線之間往返移動。 (3)太陽直射點的移動規(guī)律 a．移動軌跡 b．周期：?1回歸年，即365日5時48分46秒。 二、正午太陽高度的變化 1．概念 (1)太陽高度角：?太陽光線與?地平面之間的夾角。 (2)正午太陽高度：一天中太陽高度的?最大值，出現(xiàn)在正午。 2．變化原因：黃赤交角的存在，?太陽直射點的南北移動。 3．變化規(guī)律 (1)時間變化 節(jié)氣 規(guī)律 夏至日 由?北回歸線向南北兩極遞減 同一時刻各地正午太陽高度從太陽直射點所在緯度向南、北兩極遞減 冬至日 由?南回歸線向南北兩極遞減 春分日和 秋分日 由?赤道向南北兩極遞減 (2)緯度(空間)變化 我的疑惑 1．____________________________________________________________________。 2．____________________________________________________________________。 3．___________________________________________________________________。 探究點一　地球的公轉(zhuǎn) 【探究材料】 我們都有這樣的經(jīng)驗：當(dāng)我們愈靠近火爐，接受到的熱量就愈多，感覺愈來愈熱；而離火爐愈遠，接受到的熱量就愈少，感覺愈來愈冷。 地球繞太陽運轉(zhuǎn)的軌道是橢圓形的，太陽與地球的距離時刻在變化著。每年的1月初是地球離太陽最近的時候，7月初是離太陽最遠的時候，按照離發(fā)熱體愈近，物體的溫度就愈高的常識，地球上最熱的時期應(yīng)該是1月，最冷的時期應(yīng)該是7月；可是實際上我國1月正是嚴寒季節(jié)，而7月正是酷熱季節(jié)。 1．為什么會出現(xiàn)以上兩個貌似“矛盾”的現(xiàn)象呢？ 答案　夏季和冬季的劃分并不是根據(jù)距離太陽遠近而定的。地球公轉(zhuǎn)的軌道是一個近似正圓的橢圓，近日點和遠日點距離上的差別比較小，并不會對地球接受太陽的輻射量造成太大影響。季節(jié)主要是由于正午太陽高度和晝夜長短的變化造成的。近日點時為1月初，此時太陽直射南半球，北半球正午太陽高度比較小，晝長較短，接受的太陽輻射量小，故為冬季。遠日點時為7月初，此時太陽直射北半球，北半球正午太陽高度比較大，晝長較長，接受的太陽輻射量大，故為夏季。 2.黃赤交角 (1)形成： 黃赤交角的特點，可以概括為“一軸兩面三角度”和“三個基本不變兩個變”。其含義如下： 含義 一 軸 兩 面 三 角 度 一軸 地軸(自轉(zhuǎn)軸，與赤道平面垂直) 黃道平面 地球公轉(zhuǎn)的軌道平面 赤道平面 地球自轉(zhuǎn)的平面，與地軸垂直 黃赤交角 黃道平面與赤道平面的夾角，為2326′ 地軸與黃 道平面夾角 與黃赤交角互余，為6634′ 地軸與赤 道平面夾角 90 三個基 本不變 兩個 變 三個 基本 不變 地球在公轉(zhuǎn)過程中，地軸的空間指向基本不變，北極始終指向北極星附近 黃赤交角的大小基本不變，保持2326′ 地球運動的方向不變，總是自西向東 兩個變 地球在公轉(zhuǎn)軌道的不同位置，黃道平面與赤道平面的交線、地軸與太陽光線的相對位置是變化的 (2)黃赤交角的直接影響 地球在公轉(zhuǎn)的過程中，地軸的空間指向和黃赤交角的大小，在一定時間內(nèi)可以看作是不變的。因此，一年中太陽直射點在南北回歸線之間移動。如下圖所示： (3)地球儀的制作： 底座即為黃道平面，地軸與底座(黃道平面)的夾角為6634′(即和黃赤交角互為余角)。 【考例探究1】　下圖中，XOY為地軸，MN為赤道，EF、E′F′為回歸線，ST，S′T′為極圈，讀圖回答，下列問題。 (1)黃赤交角在圖上是(　　)　　　　　　　　　　　　　　 A．∠XOF B．∠TOF C．∠FON D．∠TON (2)在地球自轉(zhuǎn)過程中，XOY(地軸)中的X始終指向______附近。 答案　(1)C　(2)北極星 探究點二　正午太陽高度的變化 【探究材料】 現(xiàn)在，無論是城市還是農(nóng)村，安裝使用太陽能熱水器的家庭越來越多。某太陽能熱水器廠家宣傳自己的太陽能熱水器設(shè)計是黃金角度，安裝后可以大大提高太陽能的利用率。小明的父母聽廣告宣傳便安裝了一臺，當(dāng)小明學(xué)習(xí)了本節(jié)知識后，卻對父母說，這個太陽能熱水器廠家廣告有夸大宣傳的嫌疑。 　你認為小明的說法有道理嗎？為什么？ 答案　有道理。太陽能熱水器的集熱板要根據(jù)當(dāng)?shù)卣缣柛叨鹊募竟?jié)變化而調(diào)整角度，集熱板與地面之間的夾角應(yīng)等于當(dāng)天正午太陽高度的余角。如上圖所示，α＋H＝90時效果最佳。因此該太陽能熱水器廠家宣傳自己的太陽能熱水器設(shè)計是黃金角度是不科學(xué)的。 【規(guī)律總結(jié)】 1．太陽高度和正午太陽高度 太陽光線與地平面之間的夾角(或太陽的仰角)，叫做太陽高度角，簡稱太陽高度(如下圖所示)。 太陽高度一天內(nèi)隨時間的不同而變化。各地一天中太陽高度最大值出現(xiàn)在正午(當(dāng)?shù)氐胤綍r12時)，稱為正午太陽高度。 同一條緯線上，正午太陽高度相等。太陽直射點所在的緯線上正午太陽高度最大(90)，并向兩側(cè)遞減。 2．正午太陽高度的緯度分布規(guī)律 同一緯度，正午太陽高度隨季節(jié)而變化。什么時間離直射點近，什么時間正午太陽高度 就大；什么時間直射點向該地接近，什么時間該地正午太陽高度就增大。 3．正午太陽高度的計算方法 已知一個地點的地理緯度和某日太陽直射點的位置，可以求出該地該日的正午太陽高度角，其公式為：H＝90－緯度差(H表示所求地點的正午太陽高度，緯度差是指所求地點的地理緯度與當(dāng)日太陽直射點所在緯度之間的差值。如果所求點與直射點在同一半球，緯度差為二者中數(shù)值大的減去數(shù)值小的；如果不在同一半球，則二者相加)。 例如，根據(jù)公式我們可以求出北京(3954′N)冬至日和夏至日的正午太陽高度角。 冬至日：H＝90－(3954′＋2326′)＝2640′ 夏至日：H＝90－(3954′－2326′)＝7332′ 【考例探究2】　某地有一幢樓，冬至日正午影長與樓房高度相同，據(jù)此回答(1)～(2)題。 (1)這一天該地冬至日正午太陽高度是(　　) A．2326′ B．6634′ C．90 D．45 (2)該地的緯度是(　　) ①2326′N?、?134′N?、?526′N?、?826′S A．①② B．②③ C．③④ D．②④ 答案　(1)D　(2)D 解析　解答第(1)題要繪出如下示意圖，借用數(shù)學(xué)三角函數(shù)公式求正午太陽高度。從圖中可以看出如果樓高h與影長s相等，tan α＝＝1，α＝45。即太陽高度角等于45。解答第(2)題要結(jié)合某地正午太陽高度公式繪出示意圖。計算某地正午太陽高度公式；H＝90 －(某地與太陽直射點緯線之間的緯度差)。 冬至日南回歸線上正午太陽高度是90，2134′N與南回歸線之間緯度差是45，因此2134′N正午太陽高度是45，同理，6826′S與南回歸線之間的緯度差也是45，故6826′S正午太陽高度也是45。 111