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| 由于太阳的东升西落，操场上旗杆的杆影一天中有明显的长短变化。而在一年四季中杆影也有明显的长短变化，引起杆影一天中变化的原因是地球的自转，引起杆影季节变化的原因是地球的公转。
| 思考杆影变化的原因。
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新 知 讲 授
| 一、地球的公转
1.地球公转
地球在不断地绕着太阳运行，这种运动叫公转运动。
2.公转方向及公转姿态
读图：
（1）依据地球的自转方向，描述地球的公转方向。
地球的公转方向是由西向东的。
（2）地球公转时，地轴在宇宙空间的姿态是怎样的？
地球仪上的地轴有一个明显的倾斜角度，给人一种视觉上的美感。事实上，地球就是以这样的姿态绕太阳公转的。如果用量角器量一量地球仪上地轴的倾斜角度，会发现它与图中地轴和公转轨道面（黄道平面）的夹角一致。
地球公转过程中，地轴呈倾斜状态，地轴的北端始终指向北极星附近。
3.地球公转的周期
地球公转一周所需时间约为365.2422天，即通常所说的一年。
4.地球公转轨道
地球公转轨道是一个近似圆形的椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。
地球公转轨道（黄道）面与赤道平面之间的夹角为23.5°。
二、正午太阳高度变化
1.太阳高度和正午太阳高度
学校操场上旗杆的杆影长短是在变化的。杆影的长度和太阳光与地面的交角大小有关。这个交角叫做太阳高度角，简称太阳高度。
一天中的正午，当太阳位于正南或正北方向，太阳光和地面的夹角最大。此时的太阳高度为正午太阳高度。
2.正午太阳高度变化及杆影变化
读图
（1）一年中，同一地点不同季节的正午的杆影长度是怎么变化的？
（2）一年中，同一地点不同季节的正午太阳高度有什么变化？
由图可知，
（1）夏季正午杆影较短，冬季正午杆影较长；
（2）太阳高度夏季大，冬季小。
一年中，一个地方正午的太阳高度是随季节而变化的，夏季大，冬季小。因此，正午杆影长度也随季节而变化，夏季短，冬季长。
事实上，同样长度的杆子，在同一天里，纬度不同，正午的影子长度也不相同。
那么为什么正午太阳高度会发生变化呢？
太阳高度与太阳直射点的位置有关。太阳直射点上是太阳高度最大的地方。
3.太阳直射和太阳直射点
太阳直射
有的地方正午会受到太阳光垂直照射，简称直射。
太阳直射点
地表接受太阳垂直照射的点叫做太阳直射点（地心与日心连线与地球表面的交点）（即A点）。
读图：
（1）夏至日，太阳直射点M的纬度是 北回归线（23.5°N） ；
冬至日，太阳直射点N的纬度是南回归线（23.5°S）。
（2）比较P点夏至日、冬至日太阳高度的大小。
由图可知，夏至日P点太阳高度更大。
4.太阳直射点变化规律
夏至日，太阳直射北回归线（北纬23.5°）；
春分日和秋分日，太阳直射赤道；
冬至日，太阳直射南回归线（南纬23.5°）；
一年中太阳直射点在南、北回归线之间往返移动。
5.正午太阳高度变化规律
（1）随纬度变化：从太阳直射点分别向南北两侧递减；
（2）随季节变化：正午太阳高度是随着太阳直射点的移动而变化的。地球上中、高纬度地区的正午太阳高度，夏季较大，冬季较小。北半球中、高纬度地区的正午太阳高度，夏至日最高，冬至日最低，如北纬30°地区的正午太阳高度，夏至日约为83.5°，冬至日约为36.5°。
思考与讨论
观察你所在地区居民楼的主卧室和阳台，通常朝哪个方向。为什么？
为了获得更充足的太阳光照，确定房屋的朝向与正午太阳所在位置有关。北回归线以北地区，房屋朝南；南回归线以南地区，房屋朝北。我国大部分地区在北回归线以北，太阳始终位于我们的南面，故一般朝南。
寻找正午太阳高度变化的证据和规律
正午太阳高度的变化形成了季节的变化。在我们的日常生活中也可以找到许多与正午太阳高度变化有关的现象，并由此推断正午太阳高度变化的规律。
1.提出问题：哪些现象是和正午太阳高度变化有关的？
2.建立假设：
（1）两幢南北分列的高层公寓，前面一幢楼往往把后面的部分楼层的正午太阳光遮挡住。被遮挡住阳光的楼层多少与正午太阳高度有关。
（2） 正午太阳能从南边的窗户射进屋子，射进窗台的距离与正午太阳高度有关 。
（3） 学校旗杆的影子，一年中的不同季节，杆影的长短是不一样的。物体影子的长短与正午太阳高度的大小有关 。
3.寻找证据：
（1）后面一幢楼被遮挡的楼层多少与前面一幢楼的日影长短有关，日影越长，后面一幢楼被遮挡正午阳光的楼层越多。太阳高度越小，楼的日影越长。夏季正午后面一幢楼被遮挡的楼层较少甚至没有，说明楼的日影短，正午太阳高度比较大；冬季正午后面一幢楼被遮挡楼层较多，说明楼的日影长，正午太阳高度比较小。
（2） 冬季时候，正午太阳高度小，太阳能从南边窗户射进大半间屋子，夏季的时候，正午太阳高度大，只照进窗台一点点 。
（3） 太阳高度越大，杆影越短；太阳高度越小，杆影越长。夏季正午时旗杆的影子短，说明太阳高度较大；冬季正午时旗杆的影子长，说明太阳高度较小 。
4.得出结论：正午太阳高度的季节变化规律是 正午太阳高度的季节变化规律是在北回归线及以北地区，夏至日正午太阳高度最大，冬至日最小 。
5.交流成果：把自己的成果与同学交流共享，讨论其他同学的观点。
| 知道地球公转的定义。
了解地球公转的方向及姿态。
知道地球公转周期及公转轨道。
了解太阳高度的定义及正午太阳高度。
知道一年中杆影变化情况和正午太阳高度变化情况。
知道太阳直射和太阳直射点。
读图，找出太阳直射点并比较太阳高度。
了解太阳直射点的移动规律。
了解正午太阳高度变化规律。
思考正午太阳高度的应用。
了解生活中正午太阳高度变化的证据和规律。
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课
堂
练
习
| 典例1 下列有关地球的说法中，正确的是（ ）
A.地球绕地轴不停的旋转，叫做地球的公转
B.地球的自转和公转周期相同
C.正午旗杆的影子随季节而变化的根本原因是地球自转
D.“日出日落”是地球自转引起的
【答案】D
【解析】地球绕地轴不停的旋转，叫做地球的自转，A不符合题意。地球自转的周期是一天，公转周期是一年，差别大、不相同，B不符合题意。正午旗杆的影子随季节而变化的根本原因是地球公转，C不符合题意。“日出日落”是地球自西向东自转引起的，D符合题意。
故选D。
典例2 某校科学兴趣小组在平地上用立竿见影的方法，逐日测算正午太阳高度。图甲表示测量的方法，垂直水平地面竖起一根长杆OP，正午时测得杆影长度为OP’， 图乙为兴趣小组同学绘制的正午杆影长度变化图，图中纵坐标表示杆影的朝向及杆影的长度，①②③④为测量过程的某四天杆影长度。下列说法正确的是（ ）
A.图甲中∠OPP’为所测太阳高度角
B.该兴趣小组进行实验的地点不可能在宁波
C.根据图乙可知，数字4所对应的日期为春分日
D.要完成图乙，兴趣小组至少需要连续测量一个月
【答案】B
【解析】A.读图可知，图甲中∠OP’P为所测太阳高度角，A错误；
B.阳光直射的最北端是北回归线，北回归线以北的地点，物体的影子始终是朝北。图中影子朝南，说明实验地点位于北回归线以南，即阳光直射点在该实验地点的南北移动。宁波位于北回归线以北，不可能影子朝南，故该兴趣小组进行实验的地点不可能在宁波，B正确；
C.根据图乙可知，数字④的影子高度为0，说明影子是一年中最短的时候，所对应的日期为夏至日，C错误；
D.实验小组是逐日测算正午太阳高度，由于地球公转产生太阳高度的变化，故引起正午物影的变化。地球公转周期是一年，要完成图乙，兴趣小组至少需要测量一年，D错误；
故选B。
典例3 2024年5月12日是母亲节，这一天地球位置处于图中的（ ）
A.甲乙之间 B.乙丙之间 C.丙丁之间 D.丁甲之间
【答案】A
【解析】甲太阳直射点位于赤道，为北半球春分日(3月21日前后)，乙太阳直射点位于北回归线，为北半球夏至日(6月22日前后)，丙太阳直射点位于赤道，为北半球秋分日(9月23日前后)，丁太阳直射点位于南回归线，为北半球冬至日(12月22日前后)，此时为5月12日，地球位置处于图中的春分日与夏至日之间，即甲乙之间，A正确，BCD错误；
故选A。
典例4 甲图是太阳直射点一年当中回归运动示意图，乙图是地球公转示意图，读图回答下列问题：
（1）太阳直射点位于甲图中3时，在乙图中应该是A、B、C、D所示四个位置中的（填字母）。当地球公转到乙图所示的D位置时，太阳直射点位于甲图中的（填序号）。
（2）当浙江省绍兴市在一年中影子最短时，太阳直射点位于甲图中的（填序号），地球位置位于乙图中的（填字母）。
【答案】（1）C；④（2）②；B。
【解析】（1）当地球公转到乙图中B位置时，太阳直射北回归线，这一天是北半球的夏至日，北半球处于夏季，当地球运转到乙图中C位置时，太阳直射赤道，这一天是北半球的秋分日，北半球处于秋季。当地球运转到乙图中D位置时，太阳直射南回归线，这一天就是北半球的冬至日，北半球处于冬季。
（2）当浙江省绍兴市在一年中影子最短时，处于夏季，太阳直射点位于甲图中的②(夏至日)，地球位置位于乙图中的B。
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课
堂
小
结
| 1.地球的公转
（1）概念：地球在不断地绕着太阳运行，这种运动叫公转运动。
（2）公转姿态和方向：地球的公转方向是由西向东的。地球公转过程中，地轴呈倾斜状态， 地轴的北端始终指向北极星附近。
（3）公转周期：地球公转一周所需时间约为 365.2422天，即通常所说的一年。
2.正午太阳高度变化
（1）太阳高度：太阳光与地面的交角叫做太阳高度角，简称太阳高度。
（2）正午太阳高度：一天中的正午，当太阳位于正南或正北方向，太阳光和地面的夹角最大。为正午太阳高度。 太阳高度角越大，影子越短；太阳高度角越小，影子越长。
（3）直射和太阳直射点
有的地方正午会受到太阳光垂直照射，简称直射。地表接受太阳垂直照射的点叫做太阳直射点。
（4）太阳直射点变化规律
夏至日，太阳直射北回归线（北纬23.5°）；
春分日和秋分日，太阳直射赤道；
冬至日，太阳直射南回归线（南纬23.5°）。
一年中太阳直射点在南、北回归线之间往返移动。
（5）正午太阳高度变化规律
太阳高度与太阳直射点的位置有关。太阳直射点上是太阳高度最大的地方。
①一年中，一个地方正午的太阳高度是随季节而变化的，夏季大，冬季小。因此，正午杆影长度也随季节而变化，夏季短，冬季长。
②在同一天里，纬度不同，太阳高度也不相同。从太阳直射点分别向南北两侧递减，纬度越高太阳高度越小。
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