正午太陽高度角的計算及應用

難點3正午太陽高度角的計算及應用作為地球運動的結果，正午太陽高度角的變化深刻影響著人類的生產、生活，成為高考考查的重點，主要考查學生的空間思維能力和知識應用能力。近幾年上海、廣東及江蘇大綜合卷都有所體現(xiàn)。該類試題取材于人類生產、生活，突出考查學生運用地理基本原理、規(guī)律的能力，同時能進行科際的綜合，代表高考命題方向——以能力立意，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力。因此在高三復習中應予以高度重視?！耠y點磁場圖3—1表示某地正午太陽高度和月降水量的變化。讀圖回答1～2題。（2000年山西綜合卷）1.★★★★★該地緯度可能為（）A.90°N～23°26′N之間B.90°S～23°26′S之間C.22°N或22°SD.40°30′N或40°30′S2.★★★★★該地氣溫及降水特征是（）A.終年高溫多雨B.夏熱少雨，冬溫多雨C.冬溫少雨，夏熱多雨D.夏熱多雨，冬季寒冷干燥3.★★★★★如圖3—2所示的日期，下列地點：北京（39°54′N），新加坡（1°N），汕頭（23°26′N），?？冢?0°N），正午太陽高度角從大到小排列正確的是（）A.新加坡、?？?、汕頭、北京B.北京、汕頭、?？凇⑿录悠翪.汕頭、海口、北京、新加坡D.汕頭、?？?、新加坡、北京近年來，我國房地產業(yè)發(fā)展迅速，越來越多的居民喬遷新居，居住條件和環(huán)境顯著改善。請讀圖3—3，運用以下公式回答4～5題。（2002年大綜合卷）①某地正午太陽高度的大?。篐=90°-｜φ-δ｜式中H為正午太陽高度；φ為當?shù)鼐暥龋≌?；δ為太陽直射點的緯度，當?shù)叵陌肽耆≌?，冬半年取負值。②tan35°≈0.7 tan45°=1 tan60°≈1.7324.★★★★★房地產開發(fā)商在某城市（北緯30度）建造了兩幢商品住宅樓（圖3—3），某個居民買到了北樓一層的一套房子，于春節(jié)前住進后發(fā)現(xiàn)正午前后太陽光線被南樓擋住，請問房子一年中正午太陽光線被南樓擋住的時間大約是（）A.1個月 B.3個月 C.6個月 D.9個月5.★★★★★為使北樓所有朝南房屋在正午時終年都能被太陽照射，那么在兩幢樓間距不變的情況下，南樓的高度最高約為（）A.20米 B.30米 C.40米 D.50米6.★★★★北緯38°一開闊平地上，在樓高為H的樓房北面蓋新樓，欲使新樓底層全年太陽光線不被遮擋，兩樓距離不小于（1999年廣東卷）（）A.Htan(90°-38°) B.Htan(90°-38°-23.5°)C.Hcot(90°-38°) D.Hcot(90°-38°-23.5°)●案例探究［案例1］某校所在地（120°E，40°N）安置一臺太陽能熱水器，為了獲得最多的太陽光熱，提高利用效率，需要根據(jù)太陽高度的變化隨季節(jié)調整其支架傾角，下列四幅日照圖中與熱水器安置方式搭配不合理的是命題意圖：本題主要考查太陽高度角在生產生活實踐中的應用，考查學生應用地理知識分析問題、解決問題的能力，很好地體現(xiàn)了高考命題趨向，突出對學生能力的考查。知識依托：晨昏線的特點與節(jié)氣的判斷，地球自轉的方向，正午太陽高度的計算，太陽輻射強度等知識為依托。錯解分析：本題涉及知識點較多，錯誤可能出現(xiàn)在晨昏線的特點與日期的判斷錯誤，也可能是忽視了地球自轉方向，也有可能不知道正午太陽高度角具體指圖中的哪一個角，再者也有可能對正午太陽高度角的計算公式的要求不熟悉，出現(xiàn)計算錯誤等。φ最后根據(jù)支架的傾角和正午太陽高度角應該互為余角時，搭配合理，推出只有D項不合理。答案：D［案例2］如圖3—5所示，位于北緯36°34′的某療養(yǎng)院，計算在一幢20米高的樓房北面新建一幢樓房。因為療養(yǎng)的需要，要求高樓的每一層一年四季都能曬到太陽。（1）新樓至少要距原樓多少米？（2）若黃赤交角變?yōu)?3°34′，兩樓之間的距離將應如何變化，才能保證各樓層均有較好的采光？命題意圖：本題主要考查正午太陽高度角的應用，并同時考查學生應用地理知識分析解決實際問題的能力和計算能力。知識依托：正午太陽高度的變化規(guī)律和計算公式。錯解分析：本題是應用題，錯誤可能出在對題意分析不透，也可能是對公式中的δ（太陽直射點的緯度）符號取正號還是取負號把握不準，還可能計算出問題。φφφ答案：（1）34.7m（2）間隔應增大●錦囊妙計正午太陽高度的計算與應用，是高考考查的重點內容，這部分內容很容易和我們人類的生產生活相聯(lián)系，從而取材于我們的生產生活，考查學生運用地理知識分析解決實際問題的能力，又可以作為考試的切入點，考查學科內與之相關聯(lián)的內容，體現(xiàn)高考命題方向，復習備考中老師和學生都要高度重視。1.正午太陽高度的考查涉及以下幾方面。（1）規(guī)律：從直射點往南北兩側遞減；離直射點距離越近（緯度差越?。缣柛叨仍酱?。（2）最值：直射北回歸線，北回歸線以北地區(qū)達一年中最大值，整個南半球達一年中最小值；相反，直射南回歸線時，南回歸線以南地區(qū)達一年中最大值；整個北半球達一年中最小值。（3）公式：H=90°-｜φ-δ｜中φ與δ符號很關鍵，此外，兩點間的正午太陽高度差等于緯度差。（4）影子的長短變化與方向：正午太陽高度角變大，影子變短；方向由太陽的位置確定。（5）地方時：一天之中太陽高度最大時地方時為12時。（6）樓間距離要抓住正午太陽高度角大小。2.正午太陽高度的應用已成為高考的熱點，應從以下方面突破本難點：（1）列為高考重點反復訓練講解。（2）抓住規(guī)律，圖形結合。（3）研究高考試題，聯(lián)系生產、生活實際?！駳灉珉y點訓練1.★★★★某學校地理興趣小組外出考察，如圖3—6，在a地正午太陽高度最大時，用測角器測當?shù)氐牡乩砭暥龋藭r學生手表指針為18時20分（北京時間），a的地理位置坐標為（）A.21°E，36°34′S B.25°E，53°26′NC.21°E，53°26′S D.25°E，36°34′N洛陽（112°E，350°N）一學生對太陽能熱水器進行了改造（如圖3—7），把熱水器裝在一個大玻璃箱中，并將支架改造成活動方式。據(jù)此回答2～4題。2.★★★★9月23日，為使熱水器有最好的效果，調節(jié)支架使熱水器吸熱面與地面的夾角為（）A.23°26′ B.35° C.66°34′ D.55°3.★★★★下列地區(qū)中，使用太陽能熱水器效果最好的是（）A.?？? B.重慶 C.拉薩 D.吐魯番4.★★★★★當熱水器的吸熱面與地面夾角調節(jié)到最大值時（）A.南太平洋漂浮的冰山較多B.松花江正值第一次汛期C.黃土高原上流水的侵蝕作用最為強烈D.澳大利亞農田中的小麥開始返青5.★★★★★圖3—8中四條曲線分別表示A、B、C、D四地，6月22日太陽高度的全天變化情況，據(jù)此判斷下列各選項中，對四地緯度位置的說法與圖示情況相符合的是（）①A.23°26′N B.46°52′N C.66°34′N D.90°N②A.90°N B.66°34′N C.23°26′N D.0°③A.0° B.23°26′N C.90°N D.66°34′N④A.23°26′N B.46°52′N C.90°N D.66°34′N圖3—9是我國西藏某地6月22日太陽高度的日變化示意圖（未考慮海拔等因素）。據(jù)此回答6～7題。6.★★★★★該地的地理坐標為（）A.30°N，90°E B.16°52′N，105°EC.23°26′N，120°E D.36°52′N，150°E7.★★★★此地最高氣溫一般出現(xiàn)在北京時間（）A.12：00 B.13：00 C.14：00 D.16：008.★★★★讀圖3—10，圖中ED為昏線，讀后回答下列問題。（1）此時太陽直射點的地理坐標是。（2）A、B兩地正午太陽高度角較大的是，A、B兩地日出較早的。（3）此時赤道上晝的范圍是。（4）為使地處32°N的太陽能熱水器最大限度地利用太陽光能，這一天應將太陽能熱水器的真空管平面與樓頂之間的夾角α調整為。附：參考答案難點磁場1～2.解析：此題主要考查學生對正午太陽高度角分布規(guī)律的掌握情況，以及運用其變化規(guī)律分析地理事物和現(xiàn)象的能力、讀圖能力等，根據(jù)正午太陽高度曲線變化規(guī)律，該地一年中有兩次太陽直射，在兩次之間有一個最小值，該點應在回歸線上取得的且距離為1.5°，由于橫軸沒有標出月份，不能確定哪個半球，故該點緯度為22°N或22°S；第1題也可以用排除法，因為該點有兩次直射，只能位于南、北回歸線之間，故把A、B、D排除，答案為C項。根據(jù)正午太陽高度與降水的關系可以推出，該地正午太陽高度大時，降水量大，正午太陽高度角小時，降水量少；可以得出，冬季多雨，夏季少雨。根據(jù)第1題可知該地位于熱帶，故C項正確。答案：1.C2.C3.解析：此題考查正午太陽高度角的緯度分布規(guī)律和讀圖判讀能力，根據(jù)圖中經度的變化和晨昏線的特點可以推知日期為北半球夏至日（6月22日）。正午太陽高度從北回歸線往南北兩側遞減，即離北回歸線越近，正午太陽高度越大，根據(jù)圖中四點的緯度，則正確順序：汕頭、海口、北京、新加坡，故選C項。答案：C6.解析：此題主要考查學生對正午太陽高度分布規(guī)律的應用，根據(jù)題目條件，太陽應直射南回歸線時才能滿足，代入公式求出

即x=Hcot(90°-38°-23.5°),選D項。答案：D殲滅難點訓練φφ答案：B2～4.解析：此題主要考查正午太陽高度的分布規(guī)律的應用，以及與之相關的地理事務的分析?？疾閷W生分析問題、解決問題的能力。φφ答案：2.D3.C4.A5.解析：此題考查太陽高度的日變化和讀圖分析能力。根據(jù)題意和圖中信息，6月22日太陽直射北回歸線（23°26′N），C曲線12點太陽高度為90°，故C點為23°26′N，此時北極圈上為極晝且12點時太陽高度為46°52′對應B，北極點上為極晝且太陽高度為常數(shù)，對應A，赤道上晝夜等長，故D為赤道，因此選②。答案：②6～7.解析：此題主要考查太陽高度的日變化規(guī)律和地方時的計算，根據(jù)題意，α=23°26′N,H=83°26′,H=90°-|φ-δ|,φ1=30°N，φ2=16°52′,根據(jù)西藏的經緯度位置，第6題選A；一天中最高氣溫出現(xiàn)在當?shù)?4時，而當?shù)氐胤綍r比北京時間晚2個小時，故北京時間為16時，氣溫最高，選D項。答案：6.A7.D8.解析：此題主要考