梅國紅曾呈進(jìn)

（1.福建省武平縣第二中學(xué)， 福建 龍巖 364300； 2.福建教育學(xué)院， 福建 福州 350025）

從日晷儀視角復(fù)習(xí)“地球運(yùn)動(dòng)的地理意義”

梅國紅1曾呈進(jìn)2

（1.福建省武平縣第二中學(xué)， 福建 龍巖 364300； 2.福建教育學(xué)院， 福建 福州 350025）

將日晷儀作為地球運(yùn)動(dòng)地理意義專題復(fù)習(xí)的一個(gè)切入點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)的情境、設(shè)計(jì)的問題能夠緊緊圍繞地球運(yùn)動(dòng)的主干知識原理，吸引學(xué)生的注意力，激活學(xué)生的思維，把課標(biāo)和考綱要求落到實(shí)處，培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維能力，提升學(xué)生的地理實(shí)踐能力，滲透人地觀念，促進(jìn)學(xué)生知識的增長、技能的提升和情感的升華。

日晷儀；地球運(yùn)動(dòng)；地理意義；情境創(chuàng)設(shè)；問題設(shè)計(jì)

一、考綱要求及解讀

考綱要求：地球運(yùn)動(dòng)的地理意義。

考點(diǎn)解讀：以地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的繞轉(zhuǎn)中心、方向、軌道、周期、速度等運(yùn)動(dòng)特征為背景，重點(diǎn)考查地球運(yùn)動(dòng)對自然地理現(xiàn)象形成和變化的重要影響，比如時(shí)區(qū)劃分、區(qū)時(shí)計(jì)算、日期變更、正午太陽高度和晝夜長短的分布變化、四季更替和五帶劃分等。

二、高考命題特點(diǎn)

“地球運(yùn)動(dòng)的地理意義”是高考地理試題的重要組成部分，區(qū)分度較好，既是難點(diǎn)，又是?？键c(diǎn)。題型以選擇題為主，常以新情境材料為切入點(diǎn)，體現(xiàn)天體運(yùn)動(dòng)形成的時(shí)空關(guān)系和對地表自然地理現(xiàn)象的形成與變化的影響。

縱觀近年來的全國卷，該考點(diǎn)的難度要求有所下降，試題貼近生活實(shí)際，用區(qū)域地圖或生活地圖，考查黃赤交角和太陽直射點(diǎn)移動(dòng)規(guī)律、晝夜長短的變化、正午太陽高度角的計(jì)算、日影朝向的判斷、時(shí)間的換算等。如：2014年全國課標(biāo)卷Ⅰ第3題，卷Ⅱ第4題；2015年全國課標(biāo)卷Ⅰ第6題，卷Ⅱ第8題。

三、教學(xué)過程

1.營造情境，培育地理人文學(xué)科素養(yǎng)

日晷儀是古代的一種測時(shí)工具，其測時(shí)原理是在太陽照射下，利用物影的移動(dòng)來指示時(shí)間。日晷儀由晷盤和晷針組成，晷針垂直于晷盤且上端指向北極星方向（見圖1）。日晷儀可分為赤道日晷儀、地平日晷儀等。

圖1 日晷儀

2.挖掘考點(diǎn)，解讀地球運(yùn)動(dòng)相關(guān)知識

問題導(dǎo)入：同學(xué)們，老師去年到廈門二中（24°26′N，118°04′E）學(xué)習(xí)考察時(shí)，參觀了擺放在地理園的日晷儀（見圖2）。這里設(shè)計(jì)了幾個(gè)問題，請同學(xué)們一起與老師開啟日晷儀探索之旅。

圖2 廈門二中的日晷儀

（1）冬至日，當(dāng)晷針影恰好與晷針正下方的刻度線重合時(shí)，此地的太陽高度角是_____。

（2）當(dāng)晷針影恰好在晷針的正下方時(shí)，當(dāng)?shù)貢r(shí)間為_____時(shí)。此時(shí)北京（116°E，40°N）的地方時(shí)為_____。

（3）該校在安裝日晷時(shí)，首先應(yīng)選擇一塊平坦的地方安放日晷底座。晷盤與底座水平面的夾角應(yīng)為_____。

（1）太陽視運(yùn)動(dòng)（見圖3）3

圖3 北京太陽升落的視運(yùn)動(dòng)軌跡

①當(dāng)太陽直射點(diǎn)位于北半球：無論北半球還是南半球各地太陽從東北升起，西北落下；

②當(dāng)太陽直射點(diǎn)位于南半球：無論北半球還是南半球各地太陽從東南升起，西南落下；

③當(dāng)太陽直射點(diǎn)位于赤道時(shí)：全球任何地方都是太陽從正東升起，正西落下。

難點(diǎn)突破：晷盤正面的東西方向是如何確定的呢？

圖4

啟發(fā)：在地球自西向東運(yùn)動(dòng)過程中，地表的日晷儀也隨著地球一起自西向東運(yùn)動(dòng)。所以在晷盤正面的左側(cè)為東，右側(cè)為西（見圖4）。

①北半球夏半年（3月21日～9月23日），太陽照射在日晷儀正面，指針的影子在表盤正面指示時(shí)間（見圖5）。

圖5 日晷儀正面

早晨，影子投向表盤正面卯時(shí)附近。接著，日影在逐漸變短的同時(shí)，向下方移動(dòng)。當(dāng)太陽達(dá)正南最高位置（上中天）時(shí)，針影位于正下方，指示著當(dāng)?shù)氐奈鐣r(shí)正時(shí)刻。午后，太陽西移，日影東斜，依次指向未、申、酉各個(gè)時(shí)辰。

②北半球冬半年（9月23日～次年3月21日），太陽照射在日晷儀背面，指針的影子在表盤背面，并透過正面指示時(shí)間（見圖6）。

圖6 日晷儀背面

早晨，影子投向表盤背面卯時(shí)附近。接著，日影在逐漸變短的同時(shí)，向下方移動(dòng)。當(dāng)太陽達(dá)正北最高位置（下中天）時(shí)，針影位于正下方，指示著當(dāng)?shù)氐奈鐣r(shí)正時(shí)刻。午后，太陽西移，日影東斜，依次指向未、申、酉各個(gè)時(shí)辰。

（2）日影長短、方向

①北半球夏半年（3月21日～9月23日），太陽照射在日晷儀正面，影子順時(shí)針方向移動(dòng)；北半球冬半年（9月23日～次年3月21日），太陽照射在日晷儀背面，影子逆時(shí)針方向移動(dòng)。

②一天中，正午日影最短，日出日落（即晨昏線上）日影最長。

③正午日影方向：直射緯線以南——向南； 直射緯線以北——向北。

例：武平二中校園內(nèi)日晷儀晷針的影子，在夏至日晴天時(shí)移動(dòng)的方向應(yīng)是

A.由西北逆時(shí)針轉(zhuǎn)向東北

B.由西北順時(shí)針轉(zhuǎn)向東北

C.由西南逆時(shí)針轉(zhuǎn)向東南

D.由西南順時(shí)針轉(zhuǎn)向東南

解析：夏至日北半球日出東北，正午時(shí)太陽位于正南方向，日落西北，因此針影移動(dòng)方向應(yīng)是由西南順時(shí)針轉(zhuǎn)向東南。故選D。

解答導(dǎo)入問題（1）：廈門二中（24°26′N，118°04′E）建造的赤道日晷，冬至日，當(dāng)晷針影恰好與晷針正下方的刻度線重合時(shí)，此地的太陽高度角是_______。

（3）時(shí)間計(jì)算

當(dāng)晷針影恰好在晷針的正下方時(shí)，當(dāng)?shù)貢r(shí)間為12時(shí)。

解答導(dǎo)入問題（2）：廈門二中（24°26′N，118°04′E）建造的赤道日晷，當(dāng)晷針影恰好在晷針的正下方時(shí)，當(dāng)?shù)貢r(shí)間為_____時(shí)。此時(shí)北京（116°E，40°N）的地方時(shí)約為________。

（4）角度計(jì)算

赤道日晷晷盤應(yīng)與地球赤道平行。晷針要垂直穿過晷盤中心，并指向正北、正南方向。晷針針影在晷盤上移動(dòng)的角度與太陽在天空中移動(dòng)的角度是一致的。

問題探究：晷盤與地面的夾角a、晷針與地平面的夾角Q、當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥热咧g的關(guān)系（見圖7）。

圖7

結(jié)論：晷針與地平面的夾角和當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥认嗤?/p>

推導(dǎo)：晷盤與地面的夾角a和當(dāng)?shù)氐乩砭暥萉互余。

解答導(dǎo)入問題（3）：廈門二中（24°26′N，118°04′E）建造的赤道日晷，晷盤與底座水平面的夾角應(yīng)為_________。

3.舉一反三，鞏固考點(diǎn)

武平氣象站（坐標(biāo)見圖8）擬建造一座赤道日晷，完成下列問題。

圖8 武平氣象站地理坐標(biāo)圖

（1）在安裝日晷儀時(shí)，首先應(yīng)選擇一塊平坦的地方安放日晷底座。晷盤與底座水平面的夾角應(yīng)為_________。

（2）當(dāng)晷針影恰好在晷針的正下方時(shí)，當(dāng)?shù)貢r(shí)間為_____時(shí)。此時(shí)北京（116°E，40°N）的地方時(shí)約為________。

（3）夏至日，當(dāng)晷針影恰好與晷針正下方的刻度線重合時(shí)，此地的太陽高度角是________ 。

4.課堂練習(xí)，鞏固提升

置于北京故宮博物院太和殿前的清朝赤道日晷（見圖9）。

圖9 故宮日晷儀

（1）當(dāng)晷針的影子正好在晷針的下方時(shí)，下列敘述正確的是

A.北京時(shí)間為12時(shí)

B.北京正處于一天中氣溫最高的時(shí)刻

C.北京正處于一天中氣溫最低的時(shí)刻

D.晷針的影子朝向正北

（2）晷針的影子正好為一年中最短時(shí)，下列敘述正確的是

A.東北平原小麥正在播種

B.考察南極大陸的最好季節(jié)

C.南非的開普敦附近多晴天

D.索馬里半島沿岸多霧