鲁教版 (2019)选择性必修1 自然地理基础第二节 地球公转的意义第1课时导学案

这是一份鲁教版 (2019)选择性必修1 自然地理基础第二节 地球公转的意义第1课时导学案，共16页。学案主要包含了地球的公转，太阳直射点的回归运动，正午太阳高度角的变化等内容，欢迎下载使用。


第二节　地球公转的意义

第1课时　地球公转的基本特征　太阳直射点的回归运动 正午太阳高度角的变化


课标呈现·素养导读
主干知识·宏观把握
课程标准
结合实例，说明地球运动的地理意义。

核心素养
1.结合材料，理解黄赤交角与太阳直射点回归运动的规律及其产生的影响。掌握正午太阳高度的变化规律。(综合思维)
2.结合材料，运用地球公转的原理解决实际问题，如楼间距、太阳能热水器的安装等问题。(地理实践力)
3.结合材料，掌握不同区域正午太阳高度的大小和变化，理解太阳高度的时空分布规律。(区域认知)




一、地球的公转

1．概念：地球绕太阳的运动。
2．方向：自西向东。
3．周期：1恒星年＝365日6时9分10秒。
4．轨道：接近正圆的椭圆。
5．速度
图中位置
时间
速度
公转位置
A点
1月初
较快
近日点
B点
7月初
较慢
远日点

[温馨提示]
从时间上看，近日点为1月初，冬至日为12月22日前后；远日点为7月初，夏至日为6月22日前后。从在公转轨道上的位置看，近日点比冬至日靠东，远日点比夏至日靠东。
二、太阳直射点的回归运动

1．黄道平面：地球绕太阳公转的轨道平面。
2．赤道平面：通过地心与地球自转轴垂直的平面。
3．黄赤交角：黄道平面与赤道平面的夹角。目前，黄赤交角是23°26′， 在一定时期内可以视为定值。
4．太阳直射点的回归运动
(1)随着地球在公转轨道上位置的变化，地表接受太阳垂直照射的点(简称太阳直射点)就会改变，即太阳直射点在南、北回归线之间往返移动。
(2)太阳直射点的回归运动：太阳直射点在南、北回归线之间的这种周期性往返运动，称为太阳直射点的回归运动。其运动周期为365日5时48分46秒，叫作1回归年。

三、正午太阳高度角的变化
1．太阳高度和正午太阳高度

(1)太阳高度：太阳光线与地平面之间的夹角，叫作太阳高度角，简称太阳高度。
(2)正午太阳高度(H)：一天中太阳高度最大值出现在正午，称为正午太阳高度。
2．正午太阳高度的纬度(空间)变化规律(以北半球为例)
同一时刻，各地正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。

(1)春、秋分日：正午太阳高度由赤道向南北两侧递减，如图中 b 折线所示。
(2)夏至日：正午太阳高度由北回归线向南北两侧递减，如图中 c 折线所示。
(3)冬至日：正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减，如图中 a 折线所示。
3．正午太阳高度的季节(时间)变化规律(以北半球为例)
节气
最大值地区
最小值地区
夏至日
北回归线及其以北地区
南半球各纬度地区
冬至日
南回归线及其以南地区
北半球各纬度地区
二分日
赤道
极点

[温馨提示]　“太阳高度”“太阳直射”“正午太阳高度”的区别与联系
(1)太阳高度是指太阳入射光线与观测者所在地平面的交角。
(2)太阳入射光线与地平面交角为90°时，称为太阳直射。
(3)一日中太阳高度的最大值即为正午太阳高度。
(4)若太阳高度为90°，必须同时满足“时间＋地点”两个条件：一是时间为当地正午，地方时为12时；二是地点为直射点。

一、判断题
1．如果没有黄赤交角，地球上将没有正午太阳高度角的季节变化和纬度变化。(√)
2．地轴与地球公转轨道面的夹角为23°26′。(×)
3．夏至日之后到秋分日之前期间，太阳直射点向南移动，但仍在北半球。(√)
4．6月22日，北回归线以北地区正午太阳高度达一年中的最大值。(×)
5．北半球的夏半年(3月21日～9月23日)地球公转速度先变快、后变慢。(×)
二、选择题
6．下列节日期间，地球公转速度最快的是(　　)
A．清明节　　　　　　 B．元旦
C．中秋节 D．国庆节
解析：选B　地球公转速度最快的是通过近日点时(1月初)。
7．若地球不自转只公转，则(　　)
A．黄赤交角变为0°
B．太阳直射点的移动范围变大
C．太阳直射点的回归运动周期仍为1回归年
D．黄赤交角的影响消失
解析：选C　若地球不自转只公转，对黄赤交角没有影响，太阳直射点的移动范围仍是回归线之间，周期仍为1回归年。
8．6月29日，太阳直射点的位置及移动方向是(　　)
A．在北半球，并向北移动
B．在北半球，并向南移动
C．在南半球，并向北移动
D．在南半球，并向南移动
答案：B
下图示意冬至日太阳光照。读图，完成下题。

9．①②③④四地，正午太阳高度最大的是(　　)
A．①　　 B．②　　　
C．③　　　 D．④
解析：选D　根据文字和图可知，此时太阳直射点位于南回归线，此时全球正午太阳高度由南回归线向南北两侧递减。
10．图中地球公转和自转画法不正确的是(　　)

解析：选B　公转与自转的方向相同，均为自西向东，从极点看，自转方向为北逆南顺，据此A、C、D画法正确。B图所示是近日点，应为1月份，故B错误，选B。


探究点(一)


———————— 从生活中学 ————————

一、地理情境激趣
极昼和极夜是地球两极地区特有的自然现象，每年南、北两极地区“极昼”“极夜”交替出现。极昼，就是太阳永不落，天空总是亮的；极夜，就是太阳总不出来，天空总是黑的。南、北极点的极昼期时间长短不同，北极点极昼约为186天，南极点极昼约为179天，这与地球公转速度的变化有关。下面是北极地区极昼时太阳在地平线上运动的轨迹图。

二、核心素养培优
1．分析极昼、极夜现象产生的原因。(综合思维)
提示：地球在沿椭圆轨道绕太阳公转的同时，还绕自身的倾斜地轴旋转。
2．分析地球公转速度变化的原因。(区域认知)
提示：地球的公转轨道是一个近似正圆的椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上，故地球在公转轨道上就存在一个近日点和一个远日点。在近日点公转速度最快，在远日点公转速度最慢。
3．分析北极点极昼期比南极点极昼期时间长的原因。(地理实践力)
提示：由于地球绕日公转的速度随日地距离不同而略有变化，在北半球夏半年公转速度较慢，用时多；而北半球冬半年公转速度较快，用时较少。

———————— 在探究中悟 ————————
一、二分二至日的判断
在地球公转示意图上判断四节气可从以下两个角度进行：
1．利用近、远日点判断，如下图：A为近日点，此时为1月初，最接近的是北半球冬至日，顺着地球公转方向依次为B春分日，C夏至日，D秋分日。同理可利用C(远日点)进行判断。

2．利用太阳直射点位置判断，如下图：地球公转至A处时太阳直射在南回归线，为北半球冬至日，依次可判断B为春分日，C为夏至日，D为秋分日。同理可利用C(太阳直射在北回归线)进行判断。

二、近日点、远日点的判定方法
1．从日期判断：每年1月初，地球位于近日点附近；每年7月初，地球位于远日点附近。
2．从公转速度判断：公转速度(线速度、角速度)较快，则地球在近日点附近，反之则在远日点附近。
3．从地球公转轨道的长轴和短轴判断：近日点和远日点位于长轴两端。距离太阳最近的点为近日点，反之为远日点。
4．从直射位置判断：连接太阳和地球的中心，观察太阳直射的位置，若直射南回归线附近则位于近日点附近，若直射北回归线附近则位于远日点附近。
5．从节日角度判断：元旦时接近近日点。

———————— 到实践中用 ————————

读一年中地球公转速度变化图，完成1～2题。

1．当地球公转速度为图1中P点时，地球位于图2公转轨道的(　　)
A．甲点附近　　　　　 B．乙点附近
C．丙点附近 D．丁点附近
2．当地球在公转轨道上位于图2中丙点时(　　)
A．地球公转速度较其他三地慢
B．地球自转线速度加快
C．地球自转角速度减慢
D．太阳活动剧烈
解析：1.C　2.A　第1题，由图1可知，当地球公转速度为图1中P点时，即此时公转速度最小，为7月初，故地球位于图2中公转轨道的丙点附近。故选C。第2题，此时靠近远日点，地球公转的角速度和线速度较其他三地慢，故A对。地球自转速度不随季节变化而变化，故B、C错。太阳活动与地球公转位置无关，故D错。故选A。
下图是地球公转的轨道示意图，图中甲、乙、丙、丁四点将轨道均匀分成四等份。读图，完成3～4题。

3．地球在公转轨道上运动所用时间最少的一段是(　　)
A．甲→乙 B．乙→丙
C．丙→丁 D．丁→甲
4．嫦娥五号于2020年11月24日，由我国目前推力最大的长征五号遥五运载火箭从文昌航天发射场进行发射。此时地球在公转轨道的位置距甲、乙、丙、丁四点最近的是(　　)
A．甲点 B．乙点
C．丙点 D．丁点
解析：3.A　4.A　第3题，甲、乙、丙、丁四点将地球公转的轨道均匀分成四等份，根据图中太阳的位置可知，甲→乙段地球经过近日点，运动速度最快，用时最少。第4题，嫦娥五号于2020年11月24日，由我国目前推力最大的长征五号遥五运载火箭从文昌航天发射场进行发射。据上题分析可知，在甲→乙段地球经过近日点(1月初)附近，则11月24日应接近甲点。
探究点(二)

———————— 从生活中学 ————————
一、地理情境激趣
广东从化北回归线标志塔位于从化市太平场油麻埔村三甲子坡地上，建于1985年，总高30.25米，是目前世界上南北回归线标志塔中高度最高、规模最大的一座标志塔。

该塔占地面积28亩，塔身的形状像一枚火箭，直指蓝天，正面刻着贴金的“北回归线标志”六个大字，高度是23.5米。塔顶是一个直径1.2米的空心铜球，用不锈钢筒承托着，其圆孔的垂线与塔底中央嵌有的一颗铜心相对，塔身是空心的，北回归线正从这里通过。在每年夏至日的中午12时26分，太阳光线会透过铜球的圆孔直射到塔内正中点，这个时候人立于塔底的铜心，抬头仰望，从塔心及铜球的一个圆孔窥见苍穹，你会发现自己的影子消失得无影无踪，一年仅此一次立杆不见影之奇观。从这一瞬间开始，北半球进入夏季。
二、核心素养培优
1．南北回归线的纬度是根据什么确定的？(综合思维)
提示：因地球自转与公转的轨道平面不重合，二者之间存在着23°26′的夹角，由此确定了南北回归线的纬度数。
2．站在北回归线标志塔下，连续两次看到太阳光线透过铜球的圆孔直射到塔内正中点的时间间隔是多少？(综合思维)
提示：应是1回归年，即365日5时48分46秒。
3．夏至日我们参观从化北回归线标志塔，正午时站在回归线南北两侧的两个人的影子朝向有何差异？(地理实践力)
提示：正午时站在回归线北侧的人影子朝北，而此时站在回归线南侧的人影子朝南。

———————— 在探究中悟 ————————

一、黄赤交角的特点
黄赤交角是地球的自转轨道平面和地球的公转轨道平面的夹角，其本质是一个面面角，其在静止和绕日的运动中具有不同的特点，具体如下：
1．静态特征：一轴、两面、三角度
特点
含义
一轴
地轴(自转轴，与赤道平面垂直)
两
面
黄道平面
地球公转的轨道面
赤道平面
地球自转的平面，与地轴垂直
三
角
度
黄赤交角
黄道平面与赤道平面的夹角，为23°26′
地轴与黄道平面夹角
与黄赤交角互余，为66°34′
地轴与赤道平面夹角
90°

2．动态特征：两个变、三个基本不变

特点
含义
体现区域
两个变
黄道平面与赤道平面的交线
地球的公
转过程中
地轴与太阳光线的相对位置
三个基
本不变
地轴的空间指向，北极始终指向北极星附近
黄赤交角的大小，基本保持23°26′
地球的运动方向

二、黄赤交角及其影响
1．黄赤交角存在的地理意义：黄赤交角的大小决定着太阳直射点移动的范围，即南、北回归线之间的范围，决定着回归线与极圈的度数。太阳直射点的移动：黄赤交角的存在以及地球公转时地轴的北端始终指向北极星附近，使得太阳直射点在南、北回归线之间往返运动(如下图)。

2．太阳直射点的南北移动规律总结如下：


日期
太阳直射点位置及移动方向
春分日
3月21日前后
位于赤道，直射点向北移动
夏至日
6月22日前后
位于北回归线，直射点开始向南移动
秋分日
9月23日前后
位于赤道，直射点向南移动
冬至日
12月22日前后
位于南回归线，直射点开始向北移动

三、在太阳直射点回归运动图上判断二分日的方法
太阳直射点在赤道上，若由南半球进入北半球，此时为春分日；若由北半球进入南半球，此时为秋分日。

四、在公转轨道图上判断二分二至日的方法
第一步：先确定出地球公转方向，如图1。(可根据地球自转、南北极指向等来确定地球公转方向)
第二步：在图中过球心作地轴的垂线，即赤道，如图2。
第三步：作条直线连接左右两个球心，如图3。
第四步：如果直线指向北半球(北回归线)，为北半球夏至日，即图3中的A；如果直线指向南半球(南回归线)，为北半球冬至日，即图3中的C。
第五步：再根据二至日的位置和公转方向，确定D为春分日，B为秋分日。

———————— 到实践中用 ————————

读黄赤交角示意图，完成1～2题。

1．图中数字表示黄赤交角的是(　　)
A．①　　　　　　　　 B．②
C．③ D．④
2．当阳光从③处直射地球时，北半球节气为(　　)
A．春分 B．夏至
C．秋分 D．冬至
解析：1.A　2.D　第1题，黄赤交角是黄道平面和赤道平面的交角，据图可知，①是黄赤交角。第2题，当阳光从③处直射地球时，也就是太阳直射南回归线时，日期是12月22日前后，是北半球的冬至日。
2020年10月23日上午10点，纪念中国人民志愿军抗美援朝出国作战70周年大会在北京人民大会堂举行，习近平总书记在纪念大会上发表重要讲话，隆重纪念这一对中国和世界都有着重大而深远意义的正义之战。读图，完成3～4题。

3．10月23日太阳直射点的位置大约在(　　)
A．①②之间 B．②③之间
C．③④之间 D．④①之间
4．在纪念中国人民志愿军抗美援朝出国作战70周年大会后的十天内，关于太阳直射点移动的叙述，正确的是(　　)
A．直射点一直在北半球
B．直射点先向北移动再向南移动
C．直射点一直在南半球
D．直射点先向南移动再向北移动
解析：3.C　4.C　第3题，读图可知，当太阳直射点位于③时，为秋分日(9月23日前后)，当太阳直射点位于④时，为冬至日(12月22日前后)，所以10月23日太阳直射点的位置大约在③④之间。第4题，纪念中国人民志愿军抗美援朝出国作战70周年大会是在2020年10月23日举行的，在此后的十天内，太阳直射点位于南半球并正向南移动。

探究点(三)

———————— 从生活中学 ————————

一、地理情境激趣
11月22日，某地理研究性学习小组在观测房屋采光状况时，发现甲楼阴影恰好投在乙楼中央挡住乙楼1～3层中部(如图所示)，该地纬度为31.8°N、经度为117.2°E。

二、核心素养培优
1．12月22日，该地理小组再次观测，发现甲楼阴影投在乙楼的层数，发生了怎样的变化？(地理实践力)
提示：甲楼阴影投在乙楼的层数明显增加，高于原来的1～3层。
2．12月22日之后，甲楼阴影投在乙楼的层数将会怎样变化？(综合思维)
提示：甲楼阴影投在乙楼的层数将逐渐变小，甲楼影长变短，甚至挡不住乙楼。
3．造成这种变化的主要原因是什么？(综合思维)
提示：太阳直射点的南北移动。

———————— 在探究中悟 ————————
一、正午太阳高度的变化规律
1．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)

2．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′

3．正午太阳高度的变化幅度

(1)赤道地区和南、北两极地区的年正午太阳高度最大差值均为23°26′。
(2)0°到南、北纬23°26′之间的地区(或热带地区)，年正午太阳高度最大差值从23°26′增大到46°52′。
(3)南、北纬23°26′到南、北纬66°34′之间的地区(或南北温带)，年正午太阳高度最大差值均为46°52′。
(4)南、北纬66°34′至极点之间的地区(或南北寒带)，年正午太阳高度最大差值从46°52′减小到23°26′。
二、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，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．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的关系如图所示(H为冬至日当地的正午太阳高度)，L应大于h·cot H。

4．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季节变化来调整角度，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)。

[方法技巧]
(1)正午太阳高度的计算
公式：H＝90°－直射点与所求地点纬度之差。
注：公式中的H为所求的正午太阳高度；若直射点与所求地点同在南半球或者同在北半球，两点纬度差为大数减去小数；若直射点与所求地点分属于南北不同半球，两点纬度差为两点纬度之和。
各地正午太阳高度的计算除按公式计算外，利用图示法也非常便捷。

如上图所示：当太阳直射B点(10°N)时，A点(40°N)正午太阳高度是：H(A)＝90°－AB＝90°－(40°－10°)＝60°
当太阳直射B点(10°N)时，C点(23°26′S)正午太阳高度是：H(C)＝90°－BC＝90°－(10°＋23°26′)＝56°34′
若计算出某地正午太阳高度等于零，说明此点在晨昏线上；若小于零，说明此点此时为黑夜。
(2)太阳直射点的确定方法
①纬度的确定
方法一：“太阳直射点的纬度”和“晨昏圈与纬线相切点的纬度(出现极昼、极夜的最低纬度)”互余。
方法二：通过节气来判断。夏至，太阳直射23°26′N；冬至，太阳直射23°26′S；春、秋分，太阳直射赤道。
方法三：根据某地正午太阳高度的计算公式H＝90°－两地纬度差计算。
方法四：“赤道处晨昏线与经线的交角(锐角)”等于“太阳直射点的纬度”。
②经度的确定基本原则：地方时为12时的经线即为太阳直射的经线。
方法一：晨线和赤道的交点(经度)向东90°或昏线和赤道的交点(经度)向西90°，即为太阳直射点的经度。
方法二：根据晨昏线与纬线相切点所在经线的地方时判断太阳直射的经线。

———————— 到实践中用 ————————
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．有关图示时期甲、乙两地位置的描述，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
解析：1.A　2.C　第1题，据题干可知，该图为10～12月正午太阳高度变化图，该日期为太阳直射南半球且向南移动时期，据图可知，乙地正午太阳高度有最大90°时，说明乙地位于赤道和南回归线之间，为南半球热带地区，B、D错误；甲地该期间正午太阳高度一直减小，至冬至日为最小，后开始变大，且无直射现象，可判断甲位于北半球温带，A正确，C错误。第2题，据图可知，甲地正午太阳高度先减小后增大，A错误；两地正午太阳高度之差先增大，至乙地直射时达到二者最大纬度差，此后保持不变，B错误；两地白昼长度差值先增后减，C正确；乙地白昼时长先延长后缩短，D错误。
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。如图为龙岩市(约25°N)太阳能热水器安装示意图。读图，完成3～4题。

3．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′
4．从冬至日到夏至日，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
解析：3.D　4.D　第3题，冬至日太阳直射23°26′S。据材料可知，龙岩市的纬度约25°N，据正午太阳高度的计算公式：H＝90°－纬度差＝90°－(23°26′＋25°)＝41°34′。第4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。因此从冬至日到夏至日，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。

1．每年1月初，地球位于近日点附近，公转速度较快；每年7月初，地球位于远日点附近，公转速度较慢。
2．由于黄赤交角的存在，使得太阳直射点在南、北回归线之间往返运动。夏至日太阳直射点位于北回归线上，冬至日太阳直射点位于南回归线上，春秋分日太阳直射点位于赤道上。
3．太阳直射点回归运动的周期是1回归年。
4．由于黄赤交角的存在，太阳直射点的南北移动，引起正午太阳高度大小随着纬度和季节作有规律的变化。
5．同一时刻，各地正午太阳高度从太阳直射点所在纬度向南北两侧递减。夏至日时，北回归线及其以北地区正午太阳高度达到一年中的最大值，南半球的各纬度地区达到一年中的最小值。冬至日时，南回归线及其以南地区正午太阳高度达到一年中的最大值，北半球的各纬度地区达到一年中的最小值。