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2027届高考地理一轮复习 · 第四周专题04
2027届高考地理一轮复习 · 第四周专题04地球公转与昼夜长短、正午太阳高度 副标题：抓住太阳直射点，读懂一年中的昼夜与日影变化 适用对象：高中地理师生；重点供教师教学参考 作者：张天机地理工作室 本期导读 上一周，我们复习了地球自转与时间、日期计算。第四周继续研究地球运动，但重点从“每天的时间变化”转向“一年中的季节变化”。 本期核心问题只有三个： （1）太阳直射点为什么南北移动？ （2）昼夜长短怎样随之变化？ （3）正午太阳高度怎样影响日影、建筑采光和实际生活？ 本期采用纯文字＋表格＋少量静态示意图的方式呈现。题目直接列出，参考答案统一放在训练模块末尾，不设置自动评分、弹窗或复杂交互，便于在手机上阅读、复制与打印。 
第一部分 知识梳理 1. 地球公转的基本特征 地球绕太阳公转的方向是自西向东，与地球自转方向一致。从北极上空俯视，公转方向为逆时针。地球公转一周所需时间约为一个恒星年（365日6时9分10秒），而日常历法中的回归年约为365日5时48分46秒，两者并不完全相同。 公转轨道近似椭圆：地球通常在1月初位于近日点附近，7月初位于远日点附近。公转速度在近日点附近较快、远日点附近较慢。 特别提醒：北半球夏季并不是因为地球离太阳最近。季节变化主要受太阳直射点位置、昼夜长短以及正午太阳高度变化影响。 2. 黄赤交角与太阳直射点移动 黄赤交角是地球赤道平面与黄道平面之间的夹角，现今约为23°26′（约23.4°）。在地轴空间指向近似保持不变的条件下，地球公转使太阳直射点在南北回归线之间周年往返移动。 
判断方法： （1）太阳直射点在哪个半球，该半球通常昼长夜短；另一个半球昼短夜长。 （2）太阳直射点向北移动，北半球多数地区昼渐长、夜渐短；向南移动，南半球多数地区昼渐长、夜渐短。 （3）“昼长夜短”表示昼长的状态；“昼渐长”表示昼长的变化趋势，二者不能混为一谈。 3. 昼夜长短的纬度与季节变化 在不考虑大气折射、太阳视圆面大小和地形遮挡等因素的理想条件下： 
4. 日出、日落时间与昼长计算 若题目给出的是当地地方太阳时，并按理想几何模型处理： 昼长＝日落地方时－日出地方时 日出地方时＝12时－昼长÷2 日落地方时＝12时＋昼长÷2 例如：某地白昼长14小时，则按地方太阳时计算，日出约5:00，日落约19:00。 注意：这些式子不能直接把北京时间、区时或民用钟表时间中的“12:00”当作当地太阳正午。实际民用日出日落时间还受时区、经度、均时差、大气折射等因素影响。 5. 正午太阳高度及其计算 太阳高度角是太阳光线与当地水平面之间的夹角。某日当地太阳上中天时的太阳高度称为正午太阳高度。 正午太阳高度随太阳直射点纬度变化，常用公式为： H＝90°－|φ－δ| 其中：H为正午太阳高度，φ为当地纬度，δ为当日太阳直射点纬度。计算时一般约定北纬为正，南纬为负。 例：40°N地区夏至日，δ≈23°26′N。 H＝90°－|40°－23°26′|＝73°26′。 例：30°N地区冬至日，δ≈23°26′S，即δ＝－23°26′。 H＝90°－|30°－（－23°26′）|＝36°34′。 补充：若计算结果小于0°，意味着当地太阳上中天时仍在地平线以下，属于相应的极夜情境，不能把负值理解为“正午太阳照射角”。 6. 太阳高度与日影长度 在地面水平、标杆竖直且没有遮挡的理想条件下： 影长＝杆高÷tan H 正午太阳高度越大，正午日影越短；正午太阳高度越小，正午日影越长。 当H＝90°时，直立标杆的日影可近似缩为零。当H＝45°时，影长等于杆高。 
7. 日出、日落方位与正午太阳方位 在非极昼极夜地区的一般情形下： 
正午太阳方位还要看观察地与太阳直射点的相对纬度：观察地在直射点以北，正午太阳在南方；观察地在直射点以南，正午太阳在北方。位于南北回归线之间的地区，正午太阳可以在南方、正上方或北方，这一点尤其容易失分。 第二部分 重难点讲解 难点一：区分“昼长状态”与“昼长变化” 以北半球为例： 
课堂提问：“某地冬至之后昼变长，是否意味着已经昼长夜短？”答：不是。以北半球中纬度为例，冬至之后昼渐长，但通常要到春分附近才由昼短夜长转为昼长夜短。 难点二：判断正午太阳高度的增减 判断正午太阳高度，主要看观察地与太阳直射点之间的纬度距离是否缩小。 若距离缩小，正午太阳高度增大；距离扩大，正午太阳高度减小。这一规则在南北回归线之间尤其重要，因为太阳直射点可能越过观察地所在纬线，使正午太阳高度先增大到90°，再减小。 例如：20°N地区在某年太阳直射点向北移动并越过20°N时，正午太阳高度可先增大到90°，随后暂时减小；直射点南返再次越过20°N时，又可达到90°。 难点三：影子方向与太阳方位 同一水平地面上，竖直标杆的影子指向与太阳在水平面上的方位大体相反。 例如：北纬20°地区夏至日，太阳直射点位于约23°26′N，比观察地更靠北，因此当地正午太阳在北方，影子朝南方。不能认为“北半球正午影子全年朝北”。 难点四：联系生产生活分析地球公转 可以从以下思路组织答案： （1）建筑采光：太阳高度变化影响光线入射角和建筑阴影长度，冬季低太阳高度更容易形成遮挡。 （2）农业生产：昼长和正午太阳高度变化影响光热条件，但作物生长还受到气温、降水、土壤和管理因素影响。 （3）太阳能利用：光伏板倾角、朝向与太阳高度、方位有关，具体设计还需结合全年发电需求、遮挡与场地条件。 （4）旅游活动：不同季节的日出日落方 位和白昼时长影响观景时段、活动安排与安全条件。 第三部分 易错点讲解 易错点1：把地球到太阳的远近当成四季成因。 纠正：季节形成的关键在于地轴倾斜和公转引起的太阳直射点移动。 易错点2：认为太阳直射点北移，北半球一定昼长夜短。 纠正：北移说明北半球昼渐长；是否昼长夜短还要看直射点是否在北半球。 易错点3：认为夏至之后北半球立即昼短夜长。 纠正：夏至至秋分仍昼长夜短，只是昼长逐渐缩短。 易错点4：认为太阳高度越大，影子越长。 纠正：杆高不变时，太阳高度越大，影子越短。 易错点5：把北京时间12:00等同于任意地点的太阳正午。 纠正：经度不同，地方太阳时不同；钟表时间与太阳正午通常并不重合。 易错点6：认为北半球所有地点正午太阳永远在南方。 纠正：回归线之间的地区，正午太阳可在北方或南方，直射日可在正上方。 易错点7：认为纬度相同，全年正午太阳高度一定相同。 纠正：同一日期、同纬度的正午太阳高度相同；日期不同，太阳直射点不同，正午太阳高度一般变化。 易错点8：认为有极昼地区的“日出地方时＝12－昼长÷2”仍可直接使用。 纠正：极昼地区太阳不落，常规日出日落时间不适用。 第四部分 例题解析 例题1 昼长变化判断 题目：某地位于40°N，从冬至日至次年春分日，其昼夜变化是怎样的？ 参考答案：始终先处于昼短夜长状态，白昼逐渐增长、黑夜逐渐缩短，至春分日前后昼夜大致等长。 解析：太阳直射点从南回归线向赤道移动。虽然在到达赤道之前北半球仍昼短夜长，但昼长已逐渐增加。 例题2 正午太阳高度计算 题目：某地位于30°N。按直射点纬度取23°26′计算，求夏至、冬至的正午太阳高度。 参考答案：夏至为83°26′，冬至为36°34′。 解析： 夏至：90°－|30°－23°26′|＝83°26′。 冬至：90°－|30°＋23°26′|＝36°34′。 两季节正午太阳高度相差46°52′。 例题3 正午太阳高度与影长 题目：水平地面上有一根高2米的竖直标杆，某日正午太阳高度为45°。求其影长。 参考答案：2米。 解析：影长＝2÷tan45°＝2米。 例题4 太阳方位判断 题目：某地位于20°N，夏至日正午太阳位于什么方位？其直立标杆影子指向何方？ 参考答案：正午太阳位于正北方，影子朝正南方。 解析：太阳直射点纬度约为23°26′N，高于观察地纬度；因此正午太阳位于其北侧天空。 第五部分 历年高考题解析（教学归纳版） 本部分依据可检索的高考试题资料，归纳命题情境与解题逻辑，不复刻完整原题图像及长篇题干。如需课堂印发原题，请以当年原卷核对题图与题号。 真题案例1 2022年海南卷：南海岛礁的正午太阳高度 真实情境：以李准滩（约7°48′N）和琛航岛（约16°27′N）为背景，比较不同纬度岛礁的正午太阳高度与昼夜长短变化。 考查要点：两地都位于北回归线以南，太阳直射点每年均可经过两地纬线；冬至日太阳直射南回归线，两地均达到一年中较低的正午太阳高度。纬度更高的琛航岛，昼夜长短的季节变化幅度通常更大。 教学提示：切勿把“越靠近赤道正午太阳高度全年越大”当作绝对规律，要判断特定日期直射点的位置。 真题案例2 2022年广东卷：两地正午太阳高度差 真实情境：以酒泉卫星发射中心和广州为两个比较地点，分析某时段正午太阳高度差值的变化。 考查要点：当两地在整个时段内始终位于直射点同一侧时，正午太阳高度差等于两地纬度差，可能保持不变。 教学提示：有时两地高度都在变化，但其差值保持不变。可让学生用公式分别列式，再做差验证。 真题案例3 2023年山东卷：生肖广场与杆影方向 真实情境：某文化广场设有十二生肖石像，学生通过竖杆日影研究太阳视运动。 考查要点：将太阳方位、日影指向、地方时及太阳直射点位置结合起来分析。 教学提示：日影问题建议先画方位十字图，再确定太阳所在方位，最后取反向画影子。 真题案例4 2024年北京卷：红花生长与昼长变化 真实情境：将红花的种植、生长、采摘与节气联系起来，分析一段时期内的昼夜变化。 考查要点：如果生长期跨越夏至日，北半球白昼时长会先增长后缩短；并不是整个北半球夏半年都在持续变长。 教学提示：引导学生把“日期区间”标注到直射点移动示意图上，先定位是否跨越二至日，再判断变化趋势。 真题资料出处（便于教师复核）： 2020—2023年地球与行星考点真题汇编：https://zy.21cnjy.com/19954563 2024年高考地理《宇宙中的地球》真题分类汇编：https://zy.21cnjy.com/21005507 第六部分 原创题目训练 说明：共12道单项选择题、3道综合题。全部为静态题目，不设置选项按钮、自动评分或弹窗。答案与解析位于本模块最后，建议先完成题目再核对。 一、单项选择题（每题只有一个正确选项） 1. 北半球夏至日，太阳直射点最接近下列哪条纬线？ A. 赤道 B. 北回归线 C. 南回归线 D. 北极圈 2. 在理想条件下，春分日30°N地区的正午太阳高度约为： A. 30° B. 60° C. 66°34′ D. 90° 3. 40°N地区夏至日的正午太阳高度约为： A. 26°34′ B. 50° C. 73°26′ D. 90° 4. 30°N地区冬至日的正午太阳高度约为： A. 23°26′ B. 36°34′ C. 60° D. 83°26′ 5. 北半球40°N地区，自夏至日至秋分日，白昼变化情况为： A. 昼长夜短且白昼逐渐缩短 B. 昼短夜长且白昼逐渐缩短 C. 昼长夜短且白昼逐渐增长 D. 昼夜始终等长 6. 在非极昼极夜地区，春分日太阳一般从什么方向升起？ A. 东北 B. 东南 C. 正东 D. 正北 7. 在理想条件下，全年昼夜长短变化最小的地区是： A. 赤道附近 B. 北回归线附近 C. 北极圈附近 D. 北极点附近 8. 某日太阳直射5°N。当天20°N地区正午直立标杆影子的大致方向是： A. 正北 B. 正南 C. 正东 D. 正西 9. 位于20°N的某地，一年中太阳直射当地的次数通常为： A. 0次 B. 1次 C. 2次 D. 4次 10. 某日一根高2米的竖直标杆，其正午太阳高度为45°，理想条件下影长为： A. 1米 B. 2米 C. 3米 D. 4米 11. 北半球夏至日，20°N与20°S两地相比，正午太阳高度更大的是： A. 20°N B. 20°S C. 两地相同 D. 无法判断 12. 北半球40°N地区，冬至之后不久的昼夜变化最可能是： A. 昼长夜短，白昼增长 B. 昼短夜长，白昼增长 C. 昼长夜短，白昼缩短 D. 昼短夜长，白昼缩短 二、综合题 13. 正午太阳高度与季节变化 某地位于30°N。忽略大气折射等因素，直射点纬度按23°26′计算。 （1）计算该地春分、夏至和冬至日的正午太阳高度。 （2）说明夏至日与冬至日竖直标杆正午影长的差异。 （3）指出该地夏至日至秋分日期间昼夜状况与昼长变化趋势。 14. 热带地区的日影变化 甲地位于20°N，某年夏至日太阳直射点约在23°26′N。 （1）计算甲地夏至日正午太阳高度。 （2）判断此日正午太阳在甲地的方位与标杆影子方向。 （3）解释甲地为何可能一年中两次出现正午太阳直射现象。 15. 住宅采光与光伏板布置 我国某城市位于约35°N，新建住宅小区和学校屋顶光伏设施需要进行设计。 （1）比较夏至与冬至正午太阳高度的大小。 （2）解释为何冬季更应重视相邻建筑之间的日照遮挡。 （3）提出屋顶光伏板布置时应考虑的两项地理因素。 以下是答案以及简要解析 
综合题13参考答案： （1）春分：60°；夏至：83°26′；冬至：36°34′。 （2）夏至正午太阳高度较大，正午影子较短；冬至较小，影子较长。 （3）夏至至秋分，昼长夜短，但白昼逐渐缩短，到秋分附近昼夜大致等长。 综合题14参考答案： （1）H＝90°－（23°26′－20°）＝86°34′。 （2）正午太阳在正北方，竖直标杆影子朝正南方。 （3）由于20°N位于南北回归线之间，直射点北移和南返时均可能经过20°N，因此一年通常有两次太阳直射。 综合题15参考答案： （1）35°N夏至日正午太阳高度约78°26′，冬至日约31°34′，前者明显高于后者。 （2）冬季太阳高度低，同样高度的建筑形成较长阴影，更易遮挡后排建筑及低层窗户的日照。 （3）结合当地纬度与全年太阳高度选择适宜倾角和朝向；减少周边建筑、树木造成的遮挡；必要时考虑建筑承重、施工维护条件等。任答符合要求的两项即可。 第七部分 原创命题灵感与教学感悟 第一，减少脱离实际的机械计算。地球公转的计算题不应只是反复代入公式。可以把纬度、日期、影子方向等条件放到学校操场、住宅小区、温室大棚或光伏电站等情境中，让学生理解计算结果所代表的地理意义。 第二，先判断规律，再代入数据。例如计算30°N夏至日正午太阳高度之前，应先判断太阳直射点位于北半球，确定当地比直射点更靠北，再使用公式。否则容易发生符号错误。 第三，突出“状态”与“趋势”的区别。夏至之后北半球昼仍长于夜，但昼长逐渐缩短。许多学生的错误并非不会计算，而是混淆了两个不同的问题。 第四，鼓励开展低成本地理实践。教师可以组织学生在晴天使用竖直标杆，记录上午、正午和下午的影长与影向；多日重复观测，就能观察太阳高度与季节的联系。观测时注意日晒防护，不要直视太阳。" 第八部分 本周复习任务与教学安排 
教师建议：每次练习后让学生写出错误原因。推荐将错题分为“日期定位错误、昼长状态与趋势混淆、纬度符号错误、太阳方位判断错误、计算错误、生活情境解释不充分”六类。 学生自查清单： 我能够画出太阳直射点在南北回归线之间移动的示意图。 我能够区分“昼长夜短”与“白昼逐渐变长”。 我能够计算已知纬度和太阳直射点条件下的正午太阳高度。 我能够根据太阳方位判断竖直标杆的影子方向。 我能够解释冬季建筑阴影更长、采光更困难的原因。 结语 从地球公转到昼夜长短，从太阳直射点到正午太阳高度，看似分散的知识其实有一条共同主线：太阳直射点的位置和移动方向。 抓住这条主线，学生就能把节气、日出日落、正午影长和生产生活中的光照问题联系起来，把地球运动真正学活。 作者：张天机地理工作室（转载请注明出处微信公众号高分地理，感谢❤️） 所属系列：2027届高考地理一轮复习 · 第四周专题04
