专题06 地球公转的地理意义（精品讲义）-备战2023年高考地理一轮复习全考点精讲练（浙江专用）（解析版）.pdf

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专题06地球公转的地理意义一、课程标准深解读【课程标准】结合实例说明地球运动的地理意义。【核心素养】人地协调观：联系二十四节气、日晷等中华传统文化，分析地理环境对人类活动的影响。区域认知：对比不同地区的正午太阳高度和昼夜长短的异同。综合思维：从时空综合的角度分析地球公转运动的季节变化、昼夜长短和正午太阳高度的时空变化规律。地理实践力：运用地球公转的原理和规律分析太阳能安装、楼间距、影子变化及日出日落方位等生活实例。二、必备知识当堂清考点1.地球公转的基本特征1.地球公转的概念：地球绕太阳运行。2.地球公转轨道：近似正圆的椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。３.地球公转方向：自西向东。４.地球公转周期：365日6时9分10秒，即一个恒星年。５.地球公转速度：学科网（北京）股份有限公司 （１）平均角速度＝３６００/365天6时９分10秒≈59′/天。（２）平均线速度约为30千米/秒考点2.黄赤交角1.黄赤交角：地球公转轨道面叫作黄道面，过地心并与地轴垂直的平面称为赤道面。黄道面与赤道面之间的夹角叫作黄赤交角。目前的黄赤交角约23.5°，地轴与黄道面之间的夹角约66.5°。2.黄赤交角的影响：引起太阳直射点在南、北回归线之间往返运动。3.太阳直射点的回归运动：（１）太阳直射点的移动：（２）周期：365日5时48分46秒，叫作一个回归年。学科网（北京）股份有限公司 考点2.地球公转的地理意义1.正午太阳高度的变化：（1）太阳高度角：太阳光线与地平面之间的夹角（即太阳在当地的仰角），叫作太阳高度角，简称太阳高度。特点：在太阳直射点上，太阳高度为90°；在晨昏线（圈）上，太阳高度为0°。一天中太阳高度最大值出现在正午。（2）正午太阳高度：一天中太阳高度最大值出现在正午，称为正午太阳高度。（3）正午太阳高度的纬度变化：①同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点所在纬线向南北两侧递减。②同一纬线上正午太阳高度相同。③与太阳直射点所在纬线纬度差相等的两条纬线上的正午太阳高度相同。学科网（北京）股份有限公司 （4）正午太阳高度的季节变化：北半球节气达最大值的地区达最小值的地区夏至北回归线及其以北各纬度南半球各纬度冬至南回归线及其以南各纬度北半球各纬度春、秋分赤道无2.昼夜长短的变化：（1）昼弧与夜弧：地球上的纬线一般被晨昏线分成两个部分，位于昼半球的部分叫昼弧，位于夜半球的部分叫夜弧。一个地方的昼夜长短，与它所在纬线昼弧与夜弧的长度有关。地球自转一周，如果所经历的昼弧长于夜弧，则昼长夜短；反之，则昼短夜长。赤道与晨昏线（圈）始终相互平分，昼弧的长度等于夜弧，因而赤道上终年昼夜等长。（2）昼夜长短的变化规律：时间变化特点北半球各纬度昼长夜短，纬度越高，昼越长，夜越短。图l代表日期是6北半球夏半年（春分月22日前后，此时北半球各地昼长达到一年中最长，北极圈及其以北出日至秋分日）现极昼现象北半球各纬度昼短夜长，纬度越高，昼越短，夜越长。图2代表日期是12北半球冬半年（秋分月22日前后，此时北半球各地昼长达到一年中最短，南极圈及其以南出日至次年春分日）现极昼现象春、秋分日全球各地昼夜平分（如图3所示）3.四季的更替：学科网（北京）股份有限公司 （1）四季的产生：地球公转导致地球中纬度地区出现明显的四季变化。作为一种天文现象，四季更替表现为一年中正午太阳高度和昼夜长短的季节变化。夏季是一年中正午太阳高度最大、白昼最长的季节；冬季是一年中正午太阳高度最小、白昼最短的季节；春秋两季是冬夏两季的过渡季节。（2）四季的划分：①中国传统四季：立春、立夏、立秋、立冬为四季起点；②欧美四季：二分二至为四季的起点；③气候四季：为了使季节划分与气候变化相吻合，北温带国家多把3、4、5月确定为春季，6、7、8月确定为夏季，9、10、11月确定为秋季，12月和次年1、2月确定为冬季。4.五带的划分：（1）五带的划分依据：年太阳辐射总量从低纬向高纬递减；（2）界限：南、北回归线和南、北极圈。三、关键能力看拓展学科网（北京）股份有限公司 拓展1.地球公转速度变化对南、北极极昼天数的影响北极极昼天数为186天，南极极昼天数为179天，北极极昼天数比南极多7天，极夜天数正好相反。这是因为在北半球冬半年，地球公转的速度较快，整个冬半年公转需要的时间较少，此时正值北极地区极夜、南极地区极昼。而在北半球夏半年时，地球公转速度较慢，需要的时间较长，此时正值北极地区极昼、南极地区极夜。所以北极极昼天数多于南极，北极极夜天数少于南极。拓展2.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：地球在近日点附近时，公转速度(线速度、角速度)较快，反之则较慢。(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，距离太阳相对较近的点为近日点，反之为远日点。冬至日是12月22日，在日期上靠近1月初，但两者不重台(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。拓展3.黄赤交角变化的影响拓展4.正午太阳高度的计算方法公式：H＝90°－两点纬度差。“两点”是指所求地点与太阳直射点。两点纬度差的计算遵循“同减异加”原则，即两点同在北（南）半球，则两点纬度“大数减小数”，两点分属南北不同半球，则两点纬度相加。如图所示：例如：当太阳直射B点(10°N)时，A点(40°N)正午太阳高度：H＝90°－AB纬度差＝90°－(40°－10°)＝60°。C点(23.5°S)正午太阳高度：H＝90°－BC纬度差＝90°－(10°＋23.5°)＝56.5°。拓展5.正午太阳高度变化规律的应用学科网（北京）股份有限公司 （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：北回归线以北地区，房屋门窗朝南；南回归线以南地区，房屋门窗朝北。可获得更充足的太阳光照。（3）判断日影长短及方向：（4）确定当地的地理纬度：根据某地某日（如二分二至日）正午太阳高度，结合正午太阳高度的计算公式可判断该地纬度。（5）确定楼间距、楼高：①原则：保证各楼层都有良好的采光，楼与楼之间保持适当距离。②确定方法：以我国为例（见下图），南楼高度为h，该地冬至日正午太阳高度为H，则最小楼间距L为：（6）太阳能热水器的倾角调整：①调整目的：为了更好地利用太阳能。②调整方法：调整太阳能热水器与楼顶平面之间的倾角，使太阳光与受热板呈直角。其倾角和正午太阳高度的关系为α＋h＝90°（如下图）。拓展6.昼夜长短的判断方法（1）昼夜长短的判读——看“弧长”学科网（北京）股份有限公司 晨昏线把所经过的纬线圈分割成昼弧和夜弧。同一纬线圈上，若昼弧长于夜弧，则昼长夜短，反之昼短夜长；赤道上全年昼夜等长。（2）昼夜长短状况——看“位置”太阳直射点的位置决定昼夜长短状况。太阳直射点在哪个半球，哪个半球昼长夜短，且越向该半球的高纬度地区白昼时间越长。如下图所示：（3）昼夜长短变化——看“移动”太阳直射点的移动方向决定昼夜长短的变化趋势，纬度高低决定昼夜长短的变化幅度。太阳直射点向哪个半球移动，哪个半球昼变长夜变短；且纬度越高，昼夜长短变化幅度越大。如下图所示。拓展7.昼夜长短的计算方法（1）根据昼弧或夜弧的长度进行计算：昼（夜）长时数：昼（夜）弧度数/15°（2）根据日出或日落时间进行计算地方时正午12时把一天的白昼平分成相等的两份（如下图所示。）学科网（北京）股份有限公司 昼长时数＝（12－日出时间）×2＝（日落时间－12）×2夜长时数＝（日出时间－0）×2＝（24－日落时间）×2（3）根据分布特点进行计算①同纬度各地的昼长相等，夜长相等。②南北半球纬度数相同的地区昼、夜长对称分布，即北半球各地的昼长（夜长）与南半球同纬度的夜长（昼长）相等。例如，40°N的昼长等于40°S的夜长。拓展8.日出、日落方位的判断方法直射点位置日出方位日落方位昼夜长短北半球东北西北北半球昼长夜短南半球昼短夜长赤道正东正西昼夜等长南半球东南西南北半球昼短夜长南半球昼长夜短拓展9.太阳视运动1．太阳周日视运动图特征2．太阳周日视运动图判读技巧（1）确定方位：如观察点在北半球，太阳周日视运动轨迹倾向南方，或正午时观察点看太阳面向正南。根据太阳东升西落的运动方向，确定图的方位。（2）确定纬度：根据太阳东升西落的运动方向，确定图的方位，结合太阳视运动轨迹倾向，确定南北半球，倾向南方的为北半球，倾向北方的为南半球。然后根据正午太阳高度公式计算纬度数。（3）确定物体影子的长短和方向的日变化：选择地球运动图中典型的、思维难度较大的图进行判读指导，在指导中结合具体的高考题强化理解和应用。学科网（北京）股份有限公司 3．太阳周日视运动规律总结（1）日出、日落方位判定①太阳直射赤道时，全球各地太阳从正东方向升起，正西方向落下；（极点除外）②太阳直射北半球时，全球各地太阳从东北方向升起，西北方向落下；（极昼、极夜地区除外）③太阳直射南半球时，全球各地太阳从东南方向升起，西南方向落下；（极昼、极夜地区除外）④出现极昼的地区，正北升，正北落（北极圈及其以北地区）;正南升，正南落（南极圈及其以南地区）。（极点除外）（2）正午太阳方位则根据直射点方位确定。（如直射点位于观测地南面，正午太阳则位于观测者正南方;反之位于正北方）（3）太阳方位与日影方位相反，太阳高度越大，日影越短。拓展10.正午时日影朝向(1)北极点：朝正南。(2)北回归线至北极点(不包括极点)：朝正北。(3)南极点：朝正北。(4)南回归线至南极点(不包括南极点)：朝正南。(5)南、北回归线之间：因太阳直射点不同而出现朝北或无影子或朝南。影子朝向取决于该地与太阳直射点的相对位置。四、高考真题回头看（2022年1月浙江·高考真题）摄影爱好者在南半球某地朝西北固定方向拍摄太阳照片，拍摄时间为K日及其前、后第8天的同一时刻。图左为合成后的照片，图右为地球公转轨道示意图。完成下面小题。1．K日地球位置位于图右中的（）A．①B．②C．③D．④2．拍摄时间为北京时间5点，全球处于不同日期的范围之比约为（）A．1：1B．1：5C．2：5D．3：5【答案】1．B2．D【解析】1．阅读图文材料，结合知识，K日前后八天太阳位置重合，证明K日处于中间，能拍摄这种现象只能是在太阳直射点南北回归线前后，但是材料中显示拍摄的是西北方向，故太阳直射的是北半球，因此K日应学科网（北京）股份有限公司 为太阳直射北回归线当日，为夏至日；观察右图，①处于近日点1月初，对应的②③之间为远日点7月初，结合地球公转方向，②为夏至日，故选择B。2．根据题意，北京时间为5点，新的一天零点经线应该在45°E（120°E-丨5-0丨×15=45°），因此新的一天为180-45°=135°，而旧的一天范围为180°+45°=225°，比列135∶225=3∶5，故选D。【点睛】太阳直射点在南北回归线之间来回移动，所以自回归线前后跨越日期相等时，同一时刻太阳的方位是一致的，正午太阳高度角也是一直的。远日点：7月初，近日点：1月初。计算日期范围以国际日期变更线为准，向左为新的一天，向右为旧的一天，如刚好零点或24点在国际日期变更线上，则全球同一天。（2021年6月浙江·高考真题）我国某中学组织学生对直立物日影变化进行观测﹐具体做法是:先在一块平坦的地面上直立一根标杆﹐再以此杆直立点（甲）为圆心，以杆长为半径绘一半圈。下图为某日杆影变化图，图中阴影部分为标杆影子范围。完成下面小题。3．甲地位于（）A．东北平原B．华北平原C．四川盆地D．珠江三角洲4．若从甲地垂直上方朝下看，一年中某时刻地面上昼夜状况与经纬线位置关系最有可能是（）A．①B．②C．③D．④【答案】3．A4．B学科网（北京）股份有限公司 【解析】3．根据材料中描述，半圆以杆长为半径所绘，故可以得出其正午时太阳高度角为45°；根据影子的方向，可得出，此时为二分日，则太阳直射点在赤道；可推得当地的纬度大约为45°N；根据东北平原在40°N以北，华北平原大部分位于40°N以南，四川盆地位于30°N附近，珠江三角洲在中国东南沿海地区，可以推得答案为东北平原，A对，BCD不对。4．由于甲地位于45°N，则相同经度差之间的纬线长度往北逐渐减小，①④不对，②对；③不是从甲地垂直上方朝下看，③不对；若从甲地垂直上方朝下看，其左右两侧的经线应该是对称的，②对。故选B。【点睛】影子的方向可以反映光源的方位，影子的长短与太阳高度角呈反比，正午时为一天中影子最短的时刻。（2021年1月浙江·高考真题）我国某中学生发现，在书桌的固定观测点上，每年仅有一天通过窗户既可观察到日出也可看到日落。下图为该日日出、日落的位置示意图。完成下面小题。5．若乙为该日日出位置，则该窗朝向（）A．正南B．东北C．正北D．西南6．若该日日出为北京时间6点56分，日落地方时为18点59分，正午太阳高度为83.8°,则该学生所在地最可能是（）A．济南B．广州C．武汉D．拉萨【答案】5．C6．D【解析】5．夏半年，我国日出东北、日落西北；冬半年，我国日出东南、日落西南；春秋分，正东日出、正西日落。如图，甲乙在180°的视线范围内，时间上不可能是春秋分，空间上应面向正北或正南。若乙为该日日出位置，甲则为日落位置，如果朝向正南，则乙为西南应为日落位置，与材料不符，则图示窗户朝向正北，故选C。学科网（北京）股份有限公司 6．正午太阳高度能达到83.8°的城市应在30°N以内，且为昼长夜短的夏半年。日落地方时距正午相差6小时59分，则日出地方时也应相差6小时59分，即日出地方时为5点01分，这与北京时间（中央经线120°地方时，东八区区时）相差1小时55分，约30°经度，即约东经90°，最有可能是拉萨。故选D。【点睛】昼长夜短时日出方位为东偏北(北半球)、东偏南(南半球);日落方位为西偏北(北半球)、西偏南(南半球)。日出时间南北半球均为6时以前，南北半球日落时间均为18时以后。五、典型例题随堂练下图中Ψ为太阳能板与水平面的夹角，太阳能板可调节。读图，据此完成下面小题。1．若Ψ与所在地纬度相等，图示各地太阳能板均获得最好的集热效果，则该日太阳直射（）A．0°B．4°NC．22°ND．23.5°S2．在Ψ从12.5°减小到0°的过程中，达尔文的太阳能板集热效果始终保持最好，此时段山东（）A．昼夜长短变化幅度减小B．日出方位从正东变为东南方向C．枣庄昼长比济南昼长短D．各地的正午太阳高度逐渐增大【答案】1．A2．B【解析】1．若ψ与所在地纬度相等，则据分析内容太阳能板与地面的夹角与正午太阳高度角互余，可知当地纬度=ψ=90°-H，代入正午太阳高度角公式可得H=90°-丨δ-0丨可得出ψ-(ψ-0)=0.则δ=0，故太阳直射赤道，故B、C、D错误，A正确，选择A项。2．为保证最大集热效率，太阳能集热板要与正午太阳高度保持垂直，因此正午太阳高度与集热板和地面的学科网（北京）股份有限公司 夹角互余。为保证达尔文的太阳能板集热效果始终保持最好，在Ψ从12.5°减小到0°的过程中，达尔文的正午太阳高度增大至90°，达尔文位于12.5°S，此期间太阳直射点从赤道向南移动至12.5°S。此时段北半球的山东昼夜长短的变化幅度增大，A错误；太阳直射点在赤道时，山东日出正东，太阳直射点在南半球时，北半球的山东日出东南，B正确；该时期太阳直射点位于南半球，北半球纬度越高昼越短，枣庄昼长比济南昼长长，C错误；该时期太阳直射点逐渐南移，山东离太阳直射点的纬度距离逐渐增大，山东各地的正午太阳高度逐渐减小，D错误。综上，选择B项。【点睛】正午太阳高度的变化规律：（1）纬度变化规律:由太阳直射点所在经纬度向南北两侧递减。可推知与太阳直射点的纬度相差一度，正午太阳高度角就减小一度。(进一步可得出:已知某一正午太阳高度角，一般有两条纬线等于此度数)。（2）季节变化规律:太阳直射点移来时渐增，移去时渐减(太阳直射点相对某地所在纬线而言)。例如:对于31°N的地区，在12月22日(冬至日)至6月22日(夏至日)这段时间，正午太阳高度角渐增，6月22日(夏至日)至12月22日(冬至日)这段时间，正午太阳高度角渐减。在北半球非极昼区，昼越长，日出越早，日落越晚，日出日落的位置越偏北，太阳视运动的弧度越大;反之亦成立;南半球类似。位置通常用度数表示，正北方为0°（或360°），正东方为90°，正南方为180°，正西方为270°。据此完成下面小题。3．2022年4月20日（谷雨）当天，下列四地中太阳视运动的弧度最小的是（）A．俄罗斯摩尔曼斯克B．南极中国长城站C．南非开普敦D．美国华盛顿4．2022年1月1日（公历新年），下列各地日落方位度数从大到小依次为（）①北京（40°N）②圣保罗（23°S）③利马（14°S）④聊城（36°N）A．①④②③B．②③①④C．③②④①D．④②③①【答案】3．B4．C【解析】3．太阳视运动的弧度最小即昼长最短，2022年4月20日（谷雨）当天太阳直射点在北半球，南极中国长城站位于南半球高纬度，昼长最短，是四地中太阳视运动的弧度最小的，故选B。4．1月1日，太阳直射南半球，南半球纬度越高，日落方位西偏南的度数越大，日落方位度数越小，因此，利马的日落方位度数比圣保罗大；南回归线以南，南北半球同纬度的地方，日落方位度数相同，北半球的聊城和北京对应南半球36°S、40°S的日落方位度数，均小于圣保罗，且北京日落方位度数最小。因此，四地日落方位度数从大到小依次为③②④①，故选C。学科网（北京）股份有限公司 【点睛】太阳直射南半球时，南半球纬度越高，昼越长，日落时西偏南的度数越大；太阳直射北半球时，北半球纬度越高，昼越长，日落时西偏北的度数越大。太阳能生态路灯在我国乡村得到广泛应用，新疆等西部地区生态路灯更是采用太阳能与风能双重供电，以实现光风互补。下图示意某日江西一处太阳能路灯蓄电池充电和供电过程。据此完成下面小题。5．图示日期可能是（）A．3月1日B．5月1日C．10月1日D．12月1日6．城市中心区路灯较少采用太阳能供电的主要原因是（）A．电力供应充足B．照明需求不大C．休憩用地偏多D．建筑高大密集7．新疆生态路灯对风电依赖较大的时间是（）A．夏季，阴天B．夏季，晴天C．冬季，阴天D．冬季，晴天【答案】5．B6．D7．C【解析】5．由图中信息可知，此日太阳能路灯6点之前开始充电，18点之后结束充电太阳能生态路灯，有太阳辐射才能进行充电，因此此日江西6点之前日出，18点之后日落，白昼时间超过12个小时，应该在3月21日-9月23日之间，5月1日符合，B选项正确。3月1日、10月1日、12月1日，江西的白昼时间都短于12小时，A、C、D选项错误。故选B。6．太阳能路灯受天气影响大，阴雨天气，太阳辐射少，充电量低，电力供应不足，A选项错误。城市人口密集，经济活动频繁，对照明需求大，B选项错误。与乡村相比，城市中心休憩用地更少，C选项错误。城市中心建筑高大密集，因此需要照明的范围广，且对照明灯的亮度要求高，因此需要照明灯的电力供应稳定，而太阳能供电并不稳定，因此城市中心较少采用，D选项正确。故选D。学科网（北京）股份有限公司 7．由材料可知，新疆等西部地区生态路灯更是采用太阳能与风能双重供电，以实现光风互补，因此在太阳能资源不足时，多采用风能供电，而新疆深居内陆，降水较少，夏季太阳辐射强，因此有充足的太阳能资源，可以不依赖风电，A、B选项错误。新疆纬度较高，冬季日照时间更短，冬季太阳辐射较少，因此对风电依赖较大，但相较于晴天来说，阴天的太阳辐射更少，因此冬季的阴天对风电依赖最大，C选项正确，D选项错误。故选C。【点睛】太阳能资源的影响因素：（1）纬度因素：一般来说，纬度较低的地区太阳能比较丰富；（2）气候因素：一般来说，气候干旱地区的太阳能资源比气候湿润地区的太阳能丰富；（3）海拔高度：一般来说海拔高的地方太阳能资源比同纬度海拔低处太阳能主要丰富；（4）天气状况：晴朗天气较多的地方太阳能资源比较丰富。日晷是古代的一种测时工具，其测时原理是利用太阳照射下，物影的移动来指示时间。日晷由晷盘和晷针组成，可分为赤道日晷、地平日晷等不同种类。赤道日晷晷盘应与地球赤道平行，晷针要垂直穿过晷盘中心，并指向正北、正南方向，晷盘南北两面都有计时刻度。图为“北京故宫赤道日晷图”和“故宫赤道日晷示意图”，据此完成下面小题。8．关于北京故宫赤道日晷叙述正确的是（）A．夏半年时晷针针影的移动方向为逆时针B．晷盘与地平面的夹角a等于当地地理纬度C．一年中，晷针投影的长度不变D．晷针的一端指向北极星方向9．在“故宫赤道日晷示意图”中，t时刻对应的月份和地方时可能为（）A．3月；9时B．6月；9时C．8月；15时D．12月；9时【答案】8．D9．B【解析】8．赤道日晷晷盘应与地球赤道平行，晷针要垂直穿过晷盘中心，并指向正北、正南方向，因此晷针与地轴学科网（北京）股份有限公司 平行，一端指向北极星附近，D正确；夏半年时，日出东北，正午太阳在当地正南，日落西北，晷针针影方位与太阳所在的方位相反，结合图示方向指示信息可知，晷针针影的移动方向为顺时针，A错。因指针与地平面的夹角与当地的地理纬度相同，赤道日晷晷盘应与地球赤道平行，故晷盘与地平面的夹角a与当地地理纬度互余，B错误；一年中，晷针投影的长度夏短冬长，C错误。故选D。9．图示晷盘是24小时制，当针影指向正北方位时，地方时为12点，晷针针影的移动方向为顺时针，所以图中t时刻的地方时为9点，C错。结合前面分析可知，晷盘与地平面的夹角a与当地地理纬度互余，该地位于北京（40°N），所以a应为50°，春分日太阳直射赤道，北京当地的正午太阳高度为50°，意味着上一年秋分至次年春分之间（不包括二分日），太阳直射南半球，当地的正午太阳太阳高度小于50°，正午前后晷盘上无晷针投影的存在。图中晷针投影在晷盘西北侧，表明此时太阳在天空东南侧且太阳高度角较大，太阳应直射北半球，6月的可能性较大，而3月、12月均存在太阳直射南半球的可能，AD错，B正确，故选B。【点睛】太阳视运动总结：全球除极昼极夜地区外，二分日，全球日出正东，日落正西；北半球夏半年，全球日出东北，日落西北；北半球冬半年，全球日出东南，日落西南。学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司