引导学生推导正午太阳高度角计算方法

2016-08-31王乾维遵义市第四中学贵州遵义563000

地理教学 2016年5期

王乾维（遵义市第四中学, 贵州遵义 563000）

引导学生推导正午太阳高度角计算方法

王乾维
（遵义市第四中学, 贵州遵义 563000）

“地球运动”内容是高中地理的难点，学生觉得该知识点抽象，又由于考试“指挥棒”的原因，不少教师与学生认为考得少甚至不考，是不是可以蜻蜓点水般的学习、复习。笔者认为在教学中，引导学生理解课本上知识点的来龙去脉，对于学生学习习惯的养成和思维品质的提升有一定积极意义。课本上寥寥数语的知识点，教师应当把功夫花在如何帮助学生理解知识点上，而不是仅从考试的角度教学生生搬硬套。下文以正午太阳高度的变化为例，探索如何构建利于学生从已有认知推导新知识点的思路。

一、课本知识点再现

正午太阳高度的分布为：同一时刻，正午太阳高度由太阳直射点向南、向北两侧递减……同时辅以北半球二分二至日全球的正午太阳高度分布（图1a为夏至日全球的正午太阳高度角，图1b为冬至日全球的正午太阳高度角，图1c为春分日和秋分日全球的正午太阳高度角）。有的课堂直接介绍正午太阳高度角的计算公式：H = 90°－︱φ－δ︱，要求学生照代公式即可，反复训练学生如何代公式解题，地理课堂俨然成为代数习题课，那些字母没有赋予任何地理意义，学习的效果是部分学生知其然不知其所以然。

图1a

图1b

图1c

二、引导学生理解相关关键词

大部分学生对地球、地球仪、经纬线和经纬度等知识点的认识存在一定的局限性，因此，在引导学生探索太阳高度角的计算之前，有必要介绍与该知识点有关的关键词，并辅以图示加以理解。

纬度：当地铅垂线与赤道平面的夹角（图2a为纬度纬线立体示意图，图2b为地球仪侧视平面图中的纬度示意图，图中φ为纬度）。

图2a

图2b

正午：任何经线正对太阳的时刻，为该经线的正午时刻。

太阳高度角：太阳光线与地平线的夹角（图3a为位于直射点以北的人对正午太阳高度角的直观认识，图3b为正午太阳高度角在地球宏观环境中的表示，H为正午太阳高度角）。

图3a

图3b

三、探索正午太阳高度角计算公式

在学生理解了以上相关关键词的情况下，绘制出相应的图，引导学生利用初中平面几何知识推导计算公式的分析过程，将公式中的字母赋予地理意义，从而让公式活起来。图中H为某地正午太阳高度角，φ为当地纬度，δ为直射点纬度。

情况一：所求点与直射点在同一半球，且所求点纬度高于直射点纬度，即φ＞δ，如图4a：

图4a

情况二：所求点与直射点在同一半球，且所求点纬度低于直射点纬度，即φ＜δ，如图4b：

图4b

情况三：所求点与直射点不在同一半球，如图4c:

图4c

综合以上三种情况，赤道度数为0°，北纬为正(＋)，南纬为负号(－)：H = 90°－︱φ－δ︱，即某地正午太阳高度角H = 90°－某地到直射点之间的纬度差，同一半球纬度相减，不同半球纬度相加。离直射点越近，纬度差越小，则正午太阳高度越大；离直射点越远，纬度差越大，正午太阳高度越小。

四、知识点的运用

理解了正午太阳高度角的推导过程，将公式中各字母赋予了地理意义，最后能将公式总结为课本上呈现的定性描述性语言，也能从容还原到定量分析的过程，这是理解并运用知识的过程。通常情况下，正午太阳高度角计算公式结合太阳直射点回归运动图运用。由于黄赤交角的存在，导致太阳直射点在南北回归线之间回归运动，以致某地（纬度确定）到直射点的距离周期性的变化，最终导致正午太阳高度角发生季节变化，影响热量季节分配不均；高低纬度对比，高纬度地区正午太阳高度角平均值较低纬度地区小，故造成热量纬度分布不均等。通过计算某地（如北京40°N）两分两至日正午太阳高度以及推导一年中某地正午太阳高度的变化规律来巩固知识点。

学生通过形象直观的图示（见图5），结合对计算公式的理解，计算出二分二至日以及估算出任何一天的正午太阳高度，分析出随着季节的更替，正午太阳高度角发生周期性的变化。