浙教版（2024）科学七年级上册 4.2 地球的转动 第2课时 地球的公转 正午太阳高度变化（课件）

第4章　多种多样的运动浙教版　七年级上册第2课时　地球的公转　正午太阳高度变化第2节　地球的转动春天到来，天气变暖，百花盛开，太阳的位置似乎变高了，白天的时间也变长了，春季被认为是一个新的开始。是什么引起了这些美妙的变化？地球沿近似圆形的轨道不停地绕着太阳转动，这种运动称为公转。一、地球绕太阳公转1. 地球的公转2. 地球的公转方向与自转方向一致，即自西向东。3. 地球的公转周期约为 365天，即通常所说的一年。4. 地球的公转轨道地球在公转过程中，所经过的路线上的每一点，都在同一个平面上，而且构成一个封闭曲线。这种地球在公转过程中所走的封闭曲线，叫地球轨道。地球轨道的形状是一个接近正圆的椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。5. 地球的公转姿态地球公转时地轴呈倾斜状态，且地轴的北端始终指向北极星附近。地轴与地球公转轨道面之间的夹角为 66.5°，地球以倾斜姿态绕太阳公转。黄道面地球以倾斜姿态绕太阳公转，使得地球上大部分地区在一年中会有太阳照射角度的变化和照射时间长短的差异。6. 太阳的直射与斜射太阳光入射角度不同，所以地球表面单位面积接受的太阳光多少也不同。同一束太阳光斜射到地表的面积比直射（垂直入射）时大，所以相同地表面积上所接受太阳的能量比直射时少。如下图所示：7. 四季变化地球运行到公转轨道的不同位置，太阳光会直射地球不同的纬度，这是地球上四季变化的主要原因。以北半球来看 夏至日（6月22 日前后），太阳光直射北回归线（23.5°N），北半球太阳照射时间长，获得的太阳辐射多，北半球是夏季。 冬至日（12月22日前后），太阳光直射南回归线（23.5°S），此时斜射北半球，因此北半球太阳照射时间短，获得的太阳辐射少，是冬季。 春分日（3月21日前后）、秋分日（9月23日前后），太阳光直射赤道，此时北半球是春季和秋季。四季划分（以北半球为例）7. 不同纬度太阳辐射的变化 变化规律：一般来说，赤道附近地区接受的太阳辐射较多（直射的机会多），而随着纬度增加，太阳斜射得越来越厉害，地表接受的太阳辐射减少。 影响：由于太阳的直射与斜射，导致不同纬度的地方，获得的太阳辐射不同，地表接受的太阳辐射能量分布不均匀，使得大气及水产生循环运动与变化。思考与讨论操场上旗杆的杆影一天中有明显的长短变化，一年四季中正午杆影也有明显的长短变化。引起杆影一天中变化的原因是什么？引起杆影季节变化的原因又是什么？引起杆影一天中变化的原因是地球自转。地球绕地轴不停地转动，使得太阳光与立杆处角度（太阳高度）发生变化，从而导致一天中杆影长度的变化。思考与讨论引起杆影季节变化的原因是地球公转。地球绕太阳公转的轨道是椭圆形的，且地球的自转轴与公转轨道面存在夹角，这导致太阳直射点在南北回归线之间移动，从而引起正午太阳高度和昼夜长短的变化，使得不同季节的杆影长度不同。在北半球，夏季时太阳高度较大，杆影较短；冬季时太阳高度较小，杆影较长。二、正午太阳高度变化在一天中，学校操场上旗杆的杆影长短是在变化的。日出时的杆影较长，随着太阳逐渐升高，杆影则渐渐变短。当杆影最短时，即为正午，而随着太阳偏西，杆影又逐渐变长。1. 取描有不同时刻杆影的记录纸，将铁钉由杆影记录纸的背面穿过中央立杆点O，并用胶带固定（如下左图）。探索活动2. 将固定好中央立杆的杆影记录图平放在桌面上，将标示太阳轨迹的透明半球盖在记录图上，调整记录图的东西方位，待其与透明半球的东西方位吻合，用胶带固定其位置（如下右图）。3. 一名同学将手电筒光源打开，并将手电筒紧贴透明半球上所标示的东南侧最低位置（如下左图）。探索活动4. 此时光源照射中央立杆出现杆影，立杆尖端的影子应与下方轨迹图中7:00的杆影顶点重合，另一名同学在手电筒出光口旁用笔标记杆影时间（7:00）（如下右图）。5. 依杆影记录图上的时间顺序，重复步骤4，并将时间记录在模型上（如下左图）。探索活动6. 依照时间顺序，将透明半球上的标示点连接起来，此轨迹线即为记录杆影当日的“太阳运行轨迹” （如下右图）。7. 更换不同节气的杆影记录图纸，并分别将手电筒出光口紧贴透明半球上所标示的东侧与东北侧最低位置，重复步骤4～6，观察并记录太阳的方位（如图）。探索活动8. 若探索活动中的3 张杆影记录图分别代表杭州市春分日、夏至日及冬至日的杆影记录，你如何判断哪一张是春分日、夏至日或冬至日？一年有春、夏、秋、冬四个季节，为何本活动中仅提供3 张杆影记录图？探索活动根据图中标注的时间，或者太阳的轨迹高度进行判断，中间的太阳轨迹（从6时开始的）代表春分（春分时，6时日出），太阳的轨迹高度最高的代表夏至（这一天太阳照射时间长），太阳的轨迹高度最低的代表冬至（这一天太阳照射时间短）。春季与秋季的太阳轨迹几乎是一样的，因此虽然一年有春、夏、秋、冬四个季节，本活动中仅提供 3 张杆影记录图。1. 太阳的运动轨迹（在北回归线上观察） 春分、秋分时太阳由正东方升起，正西方落下。 夏至时，太阳由东偏北方向升起，西偏北方向落下。 冬至时，太阳由东偏南方向升起，西偏南方向落下。2. 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。太阳直射点的移动：一年中，太阳直射点在南、北回归线之间往返移动。即太阳直射点最北只能到达北回归线，最南只能到达南回归线。如下图所示（以北半球为例）。在南、北回归线上，太阳每年直射一次；在南、北回归线之间的地区，太阳每年直射两次；其余地区没有太阳直射现象。移动过程3月21日前后6月22日前后9月23日前后12月22日前后直射赤道，直射点向北移动直射北回归线，开始向南移动直射赤道，直射点向南移动直射南回归线，开始向北移动3. 太阳高度角太阳光线与地面的夹角叫作太阳高度角，简称太阳高度。同一地点一天内太阳高度是不断变化的。日出日落时角度都为0，当太阳位于正南或正北方向时，太阳高度最大。4. 正午太阳高度在一日内，当太阳位于正南或正北方向时，太阳光线和地面夹角最大，称为正午太阳高度。（1）正午太阳高度的纬度分布规律：在同一时间，正午太阳高度随纬度不同而不同。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。正午太阳高度是随着太阳直射点的移动而变化的。（2）正午太阳高度的季节变化规律：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，夏至日最大，冬至日最小。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°。南纬30°地区的正午太阳高度，夏至日约为36.5°，冬至日约为83.5°。5. 杆影的变化杆影的长度与太阳高度有关，太阳高度越大，影子越短；太阳高度越小，影子越长。（1）一天中杆影的长度和方向的变化同一地点的杆影的长度在一天中的变化：一天中的正午，杆影朝着正北或正南方向时，杆影最短，此时太阳位于该地的正南或正北方向，太阳光和地面的夹角最大（即太阳高度最大）。（2）一年中正午杆影的长度和方向的变化 同一地点的杆影长度年变化北半球中、高纬度，夏季正午的杆影要比冬季正午的杆影短。 同一时间不同纬度杆影变化同一天，不同纬度正午杆影的长度不一样。正午太阳高度随着太阳直射点向南、北两侧递减，杆影也随之越来越长。在科学探究中，模仿实验对象制作替代物，利用替代物进行实验，或模仿实验的某些条件进行实验，叫作模拟实验。例如，探索太阳运动轨迹的活动就是一种模拟实验。方法与技能模拟实验地球的公转正午太阳高度变化正午太阳高度变化地球的公转方向：自西向东周期：约365天（1年）现象：四季变化一天中的变化一年中的变化1．下列现象中，由地球公转产生的是（　　）A．昼夜更替B．太阳东升西落C．四季的变化D．不同的地方产生时差C2．当地球运动至如图所示的甲处时，是北半球的（　　）A．冬至日B．夏至日C．秋分日D．春分日A3．12月25日人们欢度圣诞节的时候，下列关于太阳直射点的位置叙述正确的是（　　）A．在北半球，向北移动B．在南半球，向南移动C．在北半球，向南移动D．在南半球，向北移动D4．家住杭州的小科，在自家的飘窗上做“观竿测影”的实验，实验中用铅笔代替竿子，如图是其上午某时刻的实验图，下列说法错误的是（　　）A．此时小科面对的方向偏北B．一天内，杆影移动是由地球自转造成的C．正午小科得到的竿影长度不为零D．一天内，竿影的长度和方向都会发生变化A