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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

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

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。

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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.

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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)

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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。

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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。

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

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”。

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

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。

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

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。

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(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】

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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

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

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

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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。

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(5)小结:全球中高纬度地区日出、日落方位

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

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。

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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()

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

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

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