师：同学们，上节课我们围绕太阳高度变化和正午太阳高度，复习了两个命题点，一是太阳视运动的轨迹变化图，二是太阳高度日变化图。今天继续复习探究第三个命题点——正午太阳高度的变化。首先回忆一下正午太阳高度的计算：等于90度减去所求地点与直射点的纬度差。出现极昼或极夜的纬度与直射点的纬度是互余的。

　　下面进行思维热身。根据二分二至太阳视运动的示意图，来判读出现的节气和所属省级行政区的地址。由图中线一所示的太阳视运动轨迹可知，日出东南，日落西南，太阳视运动轨迹最短，白昼最短，太阳高度角最小，所以圈一那条轨迹代表的节气日是冬至。

　　再看中间那条运动轨迹，显示日出正东，日落正西，对应的是春分或秋分。下面那条太阳视运动轨迹最长，白昼最长，正午太阳高度角最大，对应的节气是夏至。答案应选D选项。那么这个地方可能在哪里呢？从三条太阳视运动轨迹看，正午时太阳都位于正南方向，显示该地在北回归线以北，所以A排除。再读图，该地春分日和秋分日时，正午太阳高度大约是50度。通过正午太阳高度角的计算公式，可以算出该地的地理纬度大约是北纬40度，所以B选项新疆是对的。而省级行政区江西和江苏的最北点纬度都小于北纬40度，所以C、D也错。

　　接下来看一个2016年的江苏高考题。根据示意图，若仅考虑阳光和风两种因素，树种和房屋怎样组合最好呢？图中住宅位于北纬40度，从阳光角度看，夏季住宅以南有树可遮阴降温；冬季时，北纬40度地区寒冷且盛行偏北风，住宅以北有常绿针叶林有利于阻挡北风，起到保暖作用。住宅以南若是落叶阔叶树，冬季没有树叶可增加透射阳光，所以C是准确的设计。

　　如果要保证冬季太阳能最佳利用效果，图中热水器安装角度怎样比较合理呢？正午太阳高度角决定热水器的安装角度，最好是热水器的集热板跟太阳光线垂直。算一算冬至日北纬40度地方的正午太阳高度角，是26度34分，那么热水器的安装角度与正午太阳高度角互余，大约是63度26分，所以与4最接近。

　　思维热身之后，来看正午太阳高度的相关规律。

　　第一，纬度变化规律。同一时刻，正午太阳高度从太阳直射点所在的纬度向南北两侧递减。以下面这副北半球的正午太阳高度变化规律示意图为例，春秋分日，太阳直射点从赤道向南北两极递减；夏至时，正午太阳高度从北回归线向南北两侧递减；冬至时，正午太阳高度从南回归线向南北两侧递减。

　　第二，季节变化规律。夏至时，北回归线及其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。冬至时，南回归线及其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。从这幅图右侧代表的夏至情况可看出，对于北半球而言，北回归线及其以北各纬度在夏至时达到一年中的最大值；冬至时，南回归线及其以南各纬度达到一年中的最大值。

　　第三，正午太阳高度的分布变化特点判断技巧。一是“分步看远近”，远小近大，即距离直射点所在纬度越近，正午太阳高度角越大，距离越远，太阳高度角越小。二是“来增去减”，太阳直射点向某地所在方向移过来时，该地正午太阳高度逐渐增大；太阳直射点远离某地移去时，该地正午太阳高度角逐渐减小。三是根据位置看数值，重点观察90度的出现规律。若最大值是90度且出现两次直射现象，该地在回归线之间；若最大值是90度且出现一次直射现象，该地位于南北回归线上；若最大值小于90度且没有直射现象，该地位于回归线和极圈之间。

　　第四，掌握正午太阳高度的三大规律。一是对称规律，以太阳直射的纬线为对称轴，在南北对称分布的纬线上，正午太阳高度相等。二是相等规律，极点的太阳高度（包括正午太阳高度）等于直射点的纬度。三是互余规律，出现极昼极夜的最低纬度和直射点的纬度互余，正午太阳高度和太阳能集热板的倾角也互余。

　　那么太阳直射点纬度位置如何确定呢？有几个技巧：一是根据日期，即二分二至来确定；二是利用某地的正午太阳高度进行计算；三是根据晨昏线和经线的夹角等于太阳直射点的纬度来确定。例如右图，晨昏线跟经线的夹角是角一，太阳直射点的纬度值是阿尔法角，角一和阿尔法角相等。晨昏线和赤道的交角，即图中的角2，与太阳直射点的纬度互余，角2和阿尔法角就是这种关系。根据晨昏线跟纬线切点的纬度与太阳直射点的纬度互余的关系，也能确定太阳直射点的纬度。如图中B、C点的纬度与太阳直射点A的纬度就是互余的。

　　知道这些规律技巧后，来看正午太阳高度在生产生活实践中的应用，以及高考试题中如何运用相关规律。

　　其一，根据正午太阳高度确定该地的地方时，应为12点钟。

　　其二，根据正午太阳高度求出当地的地理纬度，代入正午太阳高度计算公式推导即可。

　　其三，确定房屋的朝向。北回归线以北地区，正午时太阳位于南方，房屋朝向南方；南回归线以南地区则相反。

　　其四，确定日影的长短和方向。太阳直射点上物体影子缩短为0，正午太阳高度角越大，日影越短，反之越长。正午时分是一天中日影最短的时刻。日影永远朝向背离太阳的方向，比如北回归线以北地区日影永远朝向北方，南回归线以南地区日影永远朝向南方，南北回归线之间地区日影有南北朝向的变化。

　　其五，根据正午太阳高度确定楼距和楼高。为保证各楼层良好采光，楼与楼之间应保持适当距离。以我国为例，南楼高度是h，该地冬至正午太阳高度角为Theta角，那么最小楼间距l = h × cotTheta。

　　另外，还能根据正午太阳高度确定太阳能热水器的倾角。如之前题目所说，为更好利用太阳能，应使太阳能热水器跟楼顶平面之间的倾角与最小正午太阳高度互余，让太阳光跟受热板成直角。

　　通过这些应用规律，进行一些试题演练。看这幅图，已知是某城市观察者在6月22号观察到的太阳视运动轨迹，问观察者所在城市可能是哪里，给出四个城市地理坐标。读图可知，观察者所在城市正午太阳高度约为72度，结合6月22号太阳直射点纬度约北纬23.5度，利用正午太阳高度计算公式，算出该城市地理纬度约为北纬41.5度，与沈阳最接近，所以答案选C。第二问，12月22号观察到的太阳视运动轨迹图是哪一幅呢？12月22号太阳直射点纬度约南纬23.5度，沈阳应日出东南，日落西南，所以B图是准确答案。A图错在日出正东，日落正西；C图日出东北，日落西北也不对；D图虽日出东南，日落西南，但正午太阳高度约75度，与观察者所在城市正午太阳高度不符。

　　再看这两道题目，北京、上海、广州这些城市，为使太阳能发电设备实时跟踪太阳，通过水平和竖直旋转集热板保证太阳光线垂直照射表面，提高太阳光利用率。问这三个城市中哪一个经一年测试后，下面四句话成立。首先界定题目，追日型太阳能发电设备通过水平和竖直旋转集热板确保太阳光线垂直照射表面，提高光利用率。所以水平旋转角度反映昼长，下半年纬度越低，昼长越短，太阳运行轨迹越短，水平旋转角度越小；冬半年纬度越高，昼长越短，太阳运行轨迹越短，水平旋转角度也越小。由此可排除A、B两个选项。再看竖直旋转角度，它考虑的是太阳高度，从最小值0度到最大值的正午太阳高度。这三个城市都在北半球，纬度越低的城市，正午太阳高度越大，因此竖直旋转角度也就越大。所以最后得出结论，C准确。