高三地理复习中图形化教学的应用——以“正午太阳高度”为例

江苏省南京市人民中学（210005） 熊万英

高三地理复习中图形化教学的应用
——以“正午太阳高度”为例

江苏省南京市人民中学（210005） 熊万英

图形语言是地理教育中的特色语言，是地理信息的重要载体，把握好地理图形语言是教好学好地理的捷径，也是形成地理分析能力的重要途径。必修1的有些内容对许多学生来说抽象而难懂，在教学过程中教师如果能把以文字为主的地理知识通过图形化的方式呈现给学生，或引导学生自己进行文图转换，对于学生的掌握和理解可以起到事半功倍的效果。本文以高三二轮复习中“正午太阳高度”为例，谈一谈如何通过运用图形化教学提高课堂教学效率。

正午太阳高度角计算及分布变化规律的掌握，既是地球运动中的一个教学的重点，也是教学的一个难点。该类试题取材于人类生产、生活，突出考查学生运用地理基本原理、规律的能力，同时能进行学科内的综合分析，代表高考命题方向——以能力立意，培养学生的创新思维能力。

一、构建本部分的知识框架

明确本部分需要了解和掌握的内容，以知识框架的形式呈现给学生。

图1

二、图形化教学有利于基本概念和基础知识的理解和掌握

1. 太阳高度和正午太阳高度的概念

对于地球上的某个地点，太阳高度是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角；正午太阳高度指一天中最大的太阳高度，即地方时为12时的太阳高度。用图表示如下：H表示正午太阳高度，h表示某一时间的太阳高度。ABCD为太阳在昼半球的视运动轨迹，A和D位于地平圈上，太阳高度为0；太阳到达B点时的太阳高度为一天中最大的太阳高度，即正午太阳高度；太阳到达C点时的太阳高度为一天某一时刻太阳高度。同时也可清晰判断：晨昏线上h=0；昼半球h＞0；夜半球h＜0。

图2

2. 正午太阳高度的计算

H=90°-纬度差

纬度差：所求地纬度与直射点所在纬度的差值。同一半球(太阳直射点所在半球和所求地所在半球)，纬度相减；反之相加（半球指南、北半球）。

正午太阳高度角用图示意更直观，同学们计算时也不容易出错。

例1. 计算32．5°N在冬至日和夏至日的正午太阳高度。

图3 纬度差图解

计算出：

夏至日H=90°-（32．5°-23．5°）=81°；冬至日H=90°-（32．5°+23．5°）=34°。

3. 正午太阳高度的变化

（1）正午太阳高度的纬度变化

正午太阳高度的纬度变化可以用课本中的图。图解如下：

图4-1夏至日全球的正午太阳高度角

图4-2冬至日全球的正午太阳高度角

图4-3春、秋分日全球的正午太阳高度角

结论：

①同一时刻，正午太阳高度由直射点向南北两侧递减；

②离直射点越近，正午太阳高度角越大；

③同一时刻，两地的正午太阳高度差等于两地的纬度差。

（2）正午太阳高度的季节变化

关于正午太阳高度的季节变化，教材中是如此表述的：

①夏至日：北回归线及以北各纬度，正午太阳高度达到一年中的最大值；南半球各纬度，正午太阳高度达到一年中的最小值。

②冬至日：南回归线及以南各纬度，正午太阳高度达到一年中的最大值；北半球各纬度，正午太阳高度达到一年中的最小值。

引导学生把上面一段比较抽象难记的文字表述用图形表示出来，即为下图：

图5 正午太阳高度季节变化图解

对于正午太阳高度的季节变化，一些基础较差的学生记忆时极易出现差错，特别是对二至日正午太阳高度的最大值和最小值的分布范围容易混淆，如果能结合上面图形来理解记忆，再以下面的例题加以巩固，效果会好得多。

例2．读某地正午太阳高度年变化情况图，回答(1)～(2)题。

图6

（1）该地位于（ ）

A． 南半球温带地区 B． 北回归线以北地区

C． 0°～23°26′N之间 D． 0°～23°26′S之间

（2）图中P点表示的这一天（ ）

A． 太阳直射南回归线 B． 北半球纬度越高昼越长

C． 太阳直射赤道 D． 地球公转速度最慢

【注】该地6月22日正午太阳高度角最小，由此可判断该地位于南半球某地，又因为一年中有两次太阳直射机会，故可判断该地位于南回归线与赤道之间。P点位于两次直射之间的正午太阳高度较小时，所以P为北半球冬至日。（1）D （2）A

4. 正午时太阳方位及影子朝向

图7-1

引导学生画出图7-1中A、B、C三地在二分二至日正午时太阳照射方向并得出结论。

图7-2

结论：

（1）北回归线及以北地区全年正午太阳都在正南方，影子朝北，北极点除外（北回归线上在夏至日当天太阳在头顶，影长为0）。

（2）南北回归线之间地区正午太阳有时在正北，有时在正南，一年有两次正午时太阳位于头顶。

（3）南回归线及以南地区全年正午太阳都在正北方，影子朝南，南极点除外（南回归线上在冬至日当天太阳在头顶，影长为0）。

还可引导学生进一步得出：

（1）影子的方向与日照方向相反。

（2）物体的影长与太阳高度成反比。

（3）一天中正午时影长最短，方向朝正南或正北；直射点影长为0。

例3.下图是某观测者在当地夏至日时，根据观测到的竖直标杆日影绘制的示意图。读图回答（1）～（3）题：

三、图形化教学有利于理清解题的思路，提高正确率

图8

（1）图中表示正午的日影是（ ）

A． ① B． ② C． ③ D． ④

（2）观测地当日的日出方向和日落方向为 （ ）

A． 东北、西北 B． 东南、西南

C． 东、西 D． 东北、西南

（3）观测地的纬度最有可能是 （ ）

A． 20°N B． 40°N C． 20°S D． 40°S

【注】根据图示：③的日影最短，可判断出③为正午时日影；①④分别为日出和日落时日影，太阳日出东南（日出时日影为西北）、日落西南（日落时日影为东北），所以太阳直射点在南半球；观测地的纬度的判断要抓住题目中的“当地夏至日”，上题可知太阳直射点在南半球，所以推出太阳直射点在南回归线上，本地当日正午影子朝南，说明太阳直射点在观测地以北，故观测地应在南回归线以南地区。（1）C （2）B （3）D

例4.（2010江苏卷）下图为6月22日与l2月22日地球表面四地正午太阳高度。读图回答（1）～（2）题：

图9

（1）四地按地球自转线速度由大到小排列，依次是（ ）

A． 甲、乙、丙、丁 B． 乙、丙、丁、甲

C． 丙、丁、甲、乙 D． 丁、甲、乙、丙

（2）四地自北向南排列，依次是（ ）

A． 甲、乙、丙、丁 B． 甲、丙、丁、乙

C． 丁、乙、丙、甲 D． 甲、丙、乙、丁

【注】题目所给图中可以看出：丙地6月22日正午太阳高度为90°，故丙地位于北回归线上；乙地两日正午太阳高度幅度变化较小、12月22日正午太阳高度接近90°，故乙地位于南回归线和赤道之间且更靠近南回归线；甲地6月22日正午太阳高度大于12月22日正午太阳高度，故甲地位于北半球；丁地相反，位于南半球，且丁地两日的正午太阳高度角比甲地相应要大，故甲地纬度高于丁地。四地的南北方位在图上（图9）排列出来就一目了然，减少了不必要的错误。（1）B （2）D

例5.（2010年上海卷）下图为某日部分地区昼夜示意图，阴影部分表示黑夜，其余部分表示白昼。读图回答问题：

如果晨昏线与甲地所在经线的夹角为10°，则该日正午时分上海（31°N）世博园场馆的太阳能电池板与建筑物外墙（墙面与地面垂直)之间最合适的夹角约为________ 。

图10

【注】本题难度本身并不大，正午时分最合适的夹角即指当日正午时太阳光线与太阳能电池板垂直时的角度，这时获得的太阳辐射最多。由题中图可知，当晨昏线与甲地所在经线夹角为10°时，说明太阳直射点位于10°N，由此可计算出当日的正午太阳高度H=90°-（31°-10°）=69°，画出示意图（图10），太阳能电池板与建筑物外墙的夹角a与H相等，也为69°。

四、结语

图形语言是地理教学中的特色语言，是地理信息的重要载体。地理教学应突出学科特色，多运用系统化的图像语言表述教学内容，促使学生增加地理感性认识。充分利用图像系统对教学内容进行图解化，实现精炼的文字语言系统与图像信息系统的有机结合，形成独具特色的图像化教学，培养学生识图、读图、用图、绘图的能力。另外，通过运用地理图像来指导学生学习地理课程，可以降低学习难度，培养学生学习地理的兴趣和地理思维能力，提高教和学的效率。