突破日照图难点要解决的几个核心问题
日照图类问题在地理学科高考试题中出现的频率非常高,而且往往是整套试题中难度最大的题目。教师感觉到难教,学生感觉到难学。如何突破这个难点,是一个值得我们思考的问题。
学生在解日照图类题目时往往不能抓住解题的突破口,通过大量的训练也往往不得要领,究其原因,主要是在面对各种各样的图形时,不明白这些图是如何作出来的,不能把一些变式图形与几个常见的基本图形建立起联系。
要就突破日照图难点要解决以下几个核心问题:掌握作图的几个关键词,了解日照图的几种基本形态,在解决问题时熟练运用几种常用思维方法。
一、理解作图的五大关键词
(1)平行――太阳光线相互平行。
(2)相切――①太阳光线与球面相切(切点组成晨昏圈);②除春、秋分时刻外,晨昏圈会与同时与南北半球的两个纬度度数相等的纬线圈相切。
(3)垂直――①太阳光线垂直于直射点所在的地平面;②太阳光线垂直于晨昏圈所在的平面。
(4)过球心――过直射点的太阳光线延长线过球心。
(5)对称――球体是一个非常完美的对称体,很多地理事物在南北半球、昼夜半球都存在对称现象。
二、熟悉日照图的五种基本形态
(1)侧视图
图3是由图1和图2变形后拼接而成的。
(2)正视图:在侧视图的基础上旋转90°而成。
(3)极地俯视图
(4)昼(夜)半球正视图
(5)太阳周日视运动图
图10为40°N二分二至日,太阳周日视运动图,图11为赤道地区二分二至日,太阳周日视运动图。
太阳周日视运动图的判读与制作必须把握以下几点:
① 无论是北半球还是南半球,地平圈上的东、南、西、北方位按顺时针方向变化;
② 观察北天极(北极星)、南天极(无南极星)的仰角为当地的地理纬度;
③ 观察点与北天极(北极星)、南天极的联线,为太阳周日视运动的共同轴线,太阳周日视运动轨迹都垂直于这一共同轴线;
④ 太阳周日视运动轨迹相互平行;
⑤ 太阳直射北半球时,除极昼、极夜区域外,全球太阳东北升西北落;太阳直射南半球时,除极昼、极夜区域外,全球太阳东南升西南落;直射赤道时,除南北极点外,全球太阳正东升正西落。
三、把握六条重要的经线
(1)晨线与赤道交点所在经线(地方时为6:00),昏线与赤道交点所在经线(地方时为18:00)。
(2)昼半球中央经线(其主体部分的地方时为12:00,直射点就在昼半球中央经线的主体部分上),夜半球中央经线(其主体部分的地方时为0:00)。
(3)把地球分为两个不同日期的经线,一条为地方时为0:00的经线(移动的),另一条为国际日期变更线(理论上为180°经线,它是固定的)。
四、活用四种常用思维方法
1、空间思维:解决日照图问题,需要足够的立体几何知识基础,要能够把平面图转换成立体图,也要能把立体图转换成平面图。前面列举的侧视图、正视图和俯视图要能够相互转换,在进行图形转换时要能够将一幅图的点正确在转绘到另一幅图上。
例1:图12为某城市一住宅区房屋建筑示意图。在II幢房屋早晨阳光被第Ⅲ幢房屋严重遮挡的时节,下列判断正确的是:
A.齐鲁大地——秋高气爽
B.江淮平原一一霪雨霏霏
C.日本群岛——樱花初放
D.南极地区一—烈日炎炎
解析:根据图中方位可知,II幢房屋早晨阳光被第Ⅲ幢房房屋严重遮挡的时候,太阳应该仅次于东北方,根据太阳周日视运动图可知,此时太阳朝向北半球,且直射点离赤道较远,北半球为盛夏,答案为:B。
如果不运用空间思维方法,不能将题目所给的图形与基本图5建立联系,将无法找
到 解决此题的突破口。
2、对称思维:球体是一个非常完美的对称体,很多地理事物在南北半球、昼夜半球都存在对称现象,因此,在解决许多实际问题时都要用到对称思维。
例如:
(1)当66°34′N以内出现极昼现象时,66°34′S以内一定出现极夜现象;晨昏圈与70°N相切时,它一定同时与70°S相切。
(2)晨昏圈一定平分赤道。由此可以推出,晨线与赤道交点所在经线地方时为6:00,昏线与赤道交点所在经线地方时为18:00。
(3)一天的正午为12:00,上午和下午的时间等长,日出与日落时间关于正午对称。
例2:读图13,阴影部分为夜半球,求P点的昼长。
解析:当P点位于图中P′位置时,日出。根据晨线与赤道交点所在经线地方时为6:00的推论,可知P点的日出时间为当地时间4时,因此P点所在纬线上午和下午均为8小时,P点的昼长为16小时。
(4)南北半球季节相反。北半球为冬季,南球就是夏季;北半球为春季,南半球为秋季。反之亦然。
(5)太阳直射北半球时,全球(除极昼、极夜区域外)日出方位均为东北,日落方位就一定是西北;太阳直射南半球时,全球(除极昼、极夜区域外)日出方位均为东南,日落方位就一定是西南。
(6)北半球某纬度的昼长与南半球同纬度昼长相等。理论上,某地昼长最大值与昼长最小值之和为24小时。
例3: 一艘由太平洋驶向大西洋的船经过P地(图14左上角)时,一名中国船员拍摄到海上落日景观,洗印出的照片上显示拍照时间为9时0分0秒(北京时间)。据此判断下列各题。
(1)该船员拍摄照片时,P地的地方时为
A、22时 B、14时
C、20时 D、16时
(2)拍摄照片的当天,漠河的夜长约为
A、16小时 B、14小时
C、10小时 D、12小时
解析:根据时差关系,可以比较容易地得出P地的地方时为20时。本图为南美洲南端局部地图,所显示的纬线为南纬540。可以发现漠河的纬度与图中的纬度值相近的特点,根据南北半球同纬度地区昼夜长度正好相反(对称)的规律,求出P点的昼长为16小时,则漠河的夜长约16小时。
3、割补思维:局部图一般均可用“补”的办法回归以上几个基本图。试题命制者之所以要将一个本来完整的图形割下一块来,目的就是为了让一个我们都熟悉的图形变得陌生起来,而我们就在反其道而行之,应用割补思维,将陌生的图形还原成我们熟悉的图。将陌生图形向几个基本图形回归,是解决日照图类问题的常用思路。
例4:图15中A、B两点分别是晨线、昏线与30°N纬线圈的交点,读图完成下列问题。(问题略)
解析:要解决这个问题,只要把图15“补”成图16的样子,它就变成了一幅我们熟知的北极地区俯视图,题目的难度就一下子降了许多。
4、数学思维:不少同学在解地理题目的时候,不善于灵活地进行思维方式的转换,其实,日照图的有些题目,如果用数学思维的方法解决,有时会使问题简单化。
(1)用纯数学方法解地理题。
例5:关于太阳高度的叙述,正确的是:
A、纬度越高,正午太阳高度的年内最大值与最小值之差越大
B、南北回归线之间,纬度越高,正午太阳高度的年内最大值与最小值之差越大
C、南北纬30°、60°的正午太阳高度的年内最大值与最小值之差均为46°52′
D、南北纬30°、60°的正午太阳高度的年内最大值与最小值之差随纬度升高变大
解析:要解决此问题,必须将地球表面分成三种情况,热带、温带和寒带,并经过一系列纯数学运算就能得出正确答案是C。
寒带地区:HMax=90°-(α-23°26′),HMin=0°,因此,ΔH=113°26′-α。随纬度升高正午太阳高度的年内最大值与最小值之差越小。
温带地区:HMax=90°-(α-23°26′),HMin=90°-(α+23°26′),因此,ΔH=46°52′。正午太阳高度的年内最大值与最小值之差是个定值。
热带地区:HMax=90°,HMin=90°-α,因此,ΔH=α+23°26′。随纬度升高正午太阳高度的年内最大值与最小值之差越大。
(2)用坐标图反映不同地区,同一天内太阳高度的日变化;用坐标图反映不同地区正午太阳高度的年变化;用坐标图反映不同地区昼夜长短的年变化。这实际就一种数学方法在地理学科研究中的应用,因此解决这类问题也就必然要运动到数学思维。
例6:图17中①②③④四条线段,分别代表北半球夏半年某日四地的太阳高度日变化过程,h已知,H1、H2未知,读图后回答问题:
(1)②表示的地点是 ,该地夏半年太阳高h的变化范围是 。
(2)这一天,太阳直射点的纬度是 。
(3)四地中,发生极昼现象的是 ,这一天地球上发生极昼现象的地区是---------。
(4)H1= ,H2= 。(用h表示)
参考答案:(1)北极 0°—23°26 ′(2) h
(3)②③ 北纬(90°—h)及其以北地区 (4)H1=2h H2=90°—h
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