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高考地理中的日晷和圭表，太阳视运动/北极星，判别地理方向
类别：社会 发布时间：2024-06-25 09:48:00 来源：谭老师地理工作室
在高考地理中，可能会通过日晷和圭表的相关题目来考查学生对太阳方位、物影方位、纬度、太阳高度角等知识点的理解和应用。
一、日晷
1.原理：日晷是根据一天中太阳方位的变化，通过固定的指针在晷面上产生的阴影来测量时间的。
2.类型：常见的日晷有地平式、赤道式和直晷等。地平式日晷的晷面与地平面平行，适合低纬度地区使用；赤道式日晷的晷面平行于赤道面，是日晷家族中最简单、最常见的一种；直晷的晷面垂直于地面放置，适合中纬度地区使用。
3.判读方法：由于晷针上端指向北极星，因此面向日晷时，左侧为东，右侧为西。春秋分日出正东，晷针影子在正西；日落正西，晷针影子在正东。夏半年日出东北，晷针影子在西偏南；日落西北，晷针影子在东偏南。上午10时，太阳位于东南方向，晷针影子在西偏北；正午12时，太阳位于正南天空，晷针影子在正下方，此时影子最短；下午14时，太阳位于西南方向，晷针影子在东偏北。
4.注意事项：阳光或晷针投影在我国日晷北侧面上应是夏半年，南侧面上应为冬半年；晷针北侧指向北极星；晷针与水平面的夹角即为当地纬度。
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由此将一天的时间划分为十二时辰，二十四小时。如今的“小时”概念，就是由晷面刻度演变而来，而钟表表面的设计灵感同样借鉴了晷面的结构,晷针和晷面相当于钟表的指针和表面.
假设当地纬度为α（北京40°N），晷盘和底座的夹角β，晷针和底座的夹角θ，它们分别是多少度？（日晷面与赤道平面平行，晷针与地轴平行）
晷盘和底座的夹角β与当地纬度互余（90°-当地纬度），晷针和底座的夹角θ就等于当地的纬度.
（1）晷针与地平面的夹角=当地纬度 。
（2）晷盘与地平面的夹角=90°-当地纬度。
晷面的正反两面刻画出12个大格，每个大格代表两个小时。太阳每天东升西落，投向晷面的晷针影子也慢慢地由西向东移动（早晨，影子投向盘面西端的卯时附近；当太阳达正南最高位置（上中天）时，针影位于正北（下）方，指示着当地的午时正时刻。午后，太阳西移，日影东斜，依次指向未、申、酉各个时辰。）移动着的晷针影子好像是现代钟表的指针，晷面则是钟表的表面，以此来显示时刻。
夏半年太阳直射北半球，阳光能照射到日晷北侧面；冬半年太阳直射南半球，阳光能照射到日晷南侧面。
关于北半球中、低纬度日晷面上晷针的影子：
1.春分日到秋分日之间（夏半年），晷针的影子投向晷面正面，晷针的影子在晷面上顺时针移动，即由西南,顺时针转向东南。
2.秋分日到春分日之间（冬半年），晷针的影子投向晷面背面，晷针的影子在晷面上逆
时针移动。即由西北逆时针转向东北。
3.晷面和赤道面平行，春秋分，太阳照射日晷侧面，日晷不能正常使用。
4.从日出——正午——日落，晷针的影子从长——短——长。
二、圭表
1.组成：圭表由“圭”和“表”两个部件组成。垂直于地面的直杆叫“表”，水平放置于地面上刻有刻度以测量影长的标尺叫“圭”。
2.原理：通过观察记录表在正午时影子的长短变化来确定季节的变化。
3.应用：圭表和日晷一样，也是利用日影进行测量的古代天文仪器。
古人根据圭表上日影长短量化时间，确认二十四节气。
（1）测日影之法，一则圭与表成垂直角度；二则圭表设置必须与当地子午线相吻合；三则观测时间必须在每日正午。
（2）如此日日测影，记录每日测量的影长数据，根据每天日影的变化，进而找出季节变化。
（3）周公把表影最长的那天定为“冬至”，此日中午，太阳直射南回归线，北半球的白天最短。把表影最短的一天定为“夏至”，此日日中，太阳直射北回归线。
判别地理方向
核心素养目标 |
1.掌握利用太阳确定地理方向的方法。【综合思维、区域认知、地理实践力】 2.能够在晴朗的夜空中找到北极星，利用北极星判别地理方向。【区域认知、地理实践力】 |
3.学会使用罗盘来测地理方位。【综合思维、地理实践力】
4.学会利用身边的常用工具、房屋、生物等辨别地理方向。【区域认知、地理实践力、人地协调观】
5.熟练掌握在各类地图和现实情境中判断地理方向。【综合思维、区域认知、地理实践力】
知识清单一利用太阳判别方向
1.根据太阳的东升西落辨别方向
40°N地区太阳运动示意图
(1)图中数字代表的方位分别是：①—东、②—南，③—西，④—北。
(2)A、B、C三弧分别表示二分二至日时的太阳运行路径，其中表示夏至日的是C，冬至日的是A，春、秋分日的是B。
(3)A点的太阳位于观测者的正南方向，A路径代表的日期日出东南方向，日落西南方向。
(4)小结：北半球中高纬度地区日出、日落方位
节气 | 日出方位 | 日落方位 |
二分日
正东
正西
夏半年
东北
西北
冬半年
东南
西南
太阳视运动：人们在地平圈上感觉到太阳是东升西落的，且有它的运动路线，我们把某一天中太阳在天球上的运动叫做太阳的视运动。
太阳视运动图是一种视觉效果，能揭示太阳在天球上的方位变化。
(5)小结：全球中高纬度地区日出、日落方位
视频讲解
2.根据地物的影子朝向辨别方向
在北半球中高纬度地区，冬半年太阳从东南方向升起，西南方向落下，太阳位于南部天空，地物的影子总是朝向北方(包括西北方、正北方和东北方)，正午时地物的影子朝向正北；夏半年太阳从东北方向升起，西北方向落下，但一天中绝大多数时间太阳位于南部天空，地物的影子多朝向北方，正午时地物的影子朝向正北。
知识清单二利用北极星判别方向
1.依据：北极星位于正北天空，其高度角相当于当地纬度。
2.通过北斗七星来寻找北极星：先找到北斗七星勺头的两颗亮星——天璇和天枢，用假想的线把它们连起来，将连线段向天枢方向延长约5倍，便看到一颗亮星，它就是北极星。
北斗七星会随着季节的变化而围绕北极星在天空中旋转。利用北斗七星寻找北极星时，要注意这个特点。
知识清单三利用手机确定方向
1.利用手机中的指南针或罗盘确定方向
手机中指示方向的软件，也叫电子罗盘
打开手机自带指南针，将手机平置，使罗盘中指针对准待测方向，罗盘中显示的度数即为当前的方位角，北方为0°，东方为90°，南方为180°，西方为270°。
2.利用手机的导航功能确定方向
打开导航软件，输入导航目的地，点“去这里”，选择出行方式，按“开始导航”，即显示带方位的导航界面，根据导航界面的显示，可知道目的地与自己所在地之间的方位关系。
知识清单四利用地物判别方向
1.根据不同朝向积雪融化速度判断方向
在北半球中高纬度地区，朝北一面积雪融化慢，朝南一面积雪融化快。
2.根据植物生长状况判断方向
一般来说，植物的向阳面枝叶较茂盛，年轮宽度相对较大；背阳面的树干上常长有苔藓，年轮宽度相对较小。
3.根据房屋朝向判断南北方向
一般情况下，为了获得充足的阳光和减轻冬季冷空气的影响，北半球所建住宅多为坐北朝南。
4.根据太阳能集热板的朝向判别方向
对于北半球来说，太阳能集热板一般朝南，而且纬度越高，集热板与水平面的夹角越大。
素养应用
例：专家研究发现，英国巨石阵是一处古人天文观测遗址。在特定日期站在阵内的人可以看到日出、日落透过巨石缝隙的光线。下图为巨石阵及示意图，图中代表夏至日日落和冬至日日出太阳光线的分别是()
A.①和④ B.②和⑤
C.③和④ D.③和⑤
[尝试自解] ________
[获取信息]
文本信息 | 英国；巨石阵；日出、日落 |
图像信息 | 左图：巨石阵及其影子。 右图：指向标；五个太阳入射光线 热门推荐
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