從日晷儀視角復習“地球運動的地理意義”

梅國紅曾呈進

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

從日晷儀視角復習“地球運動的地理意義”

梅國紅1曾呈進2

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

將日晷儀作為地球運動地理意義專題復習的一個切入點，創設的情境、設計的問題能夠緊緊圍繞地球運動的主干知識原理，吸引學生的注意力，激活學生的思維，把課標和考綱要求落到實處，培養學生的綜合思維能力，提升學生的地理實踐能力，滲透人地觀念，促進學生知識的增長、技能的提升和情感的升華。

日晷儀；地球運動；地理意義；情境創設；問題設計

一、考綱要求及解讀

考綱要求：地球運動的地理意義。

考點解讀：以地球自轉和公轉的繞轉中心、方向、軌道、周期、速度等運動特征為背景，重點考查地球運動對自然地理現象形成和變化的重要影響，比如時區劃分、區時計算、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

“地球運動的地理意義”是高考地理試題的重要組成部分，區分度較好，既是難點，又是常考點。題型以選擇題為主，常以新情境材料為切入點，體現天體運動形成的時空關系和對地表自然地理現象的形成與變化的影響。

縱觀近年來的全國卷，該考點的難度要求有所下降，試題貼近生活實際，用區域地圖或生活地圖，考查黃赤交角和太陽直射點移動規律、晝夜長短的變化、正午太陽高度角的計算、日影朝向的判斷、時間的換算等。如：2014年全國課標卷Ⅰ第3題，卷Ⅱ第4題；2015年全國課標卷Ⅰ第6題，卷Ⅱ第8題。

三、教學過程

1.營造情境，培育地理人文學科素養

日晷儀是古代的一種測時工具，其測時原理是在太陽照射下，利用物影的移動來指示時間。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，解讀地球運動相關知識

問題導入：同學們，老師去年到廈門二中（24°26′N，118°04′E）學習考察時，參觀了擺放在地理園的日晷儀（見圖2）。這里設計了幾個問題，請同學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，當晷針影恰好與晷針正下方的刻度線重合時，此地的太陽高度角是_____。

（2）當晷針影恰好在晷針的正下方時，當地時間為_____時。此時北京（116°E，40°N）的地方時為_____。

（3）該校在安裝日晷時，首先應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為_____。

（1）太陽視運動（見圖3）3

圖3 北京太陽升落的視運動軌跡

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

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

③當太陽直射點位于赤道時：全球任何地方都是太陽從正東升起，正西落下。

難點突破：晷盤正面的東西方向是如何確定的呢？

圖4

啟發：在地球自西向東運動過程中，地表的日晷儀也隨著地球一起自西向東運動。所以在晷盤正面的左側為東，右側為西（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間（見圖5）。

圖5 日晷儀正面

早晨，影子投向表盤正面卯時附近。接著，日影在逐漸變短的同時，向下方移動。當太陽達正南最高位置（上中天）時，針影位于正下方，指示著當地的午時正時刻。午后，太陽西移，日影東斜，依次指向未、申、酉各個時辰。

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，并透過正面指示時間（見圖6）。

圖6 日晷儀背面

早晨，影子投向表盤背面卯時附近。接著，日影在逐漸變短的同時，向下方移動。當太陽達正北最高位置（下中天）時，針影位于正下方，指示著當地的午時正時刻。午后，太陽西移，日影東斜，依次指向未、申、酉各個時辰。

（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，影子順時針方向移動；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，影子逆時針方向移動。

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：武平二中校園內日晷儀晷針的影子，在夏至日晴天時移動的方向應是

A.由西北逆時針轉向東北

B.由西北順時針轉向東北

C.由西南逆時針轉向東南

D.由西南順時針轉向東南

解析：夏至日北半球日出東北，正午時太陽位于正南方向，日落西北，因此針影移動方向應是由西南順時針轉向東南。故選D。

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

（3）時間計算

當晷針影恰好在晷針的正下方時，當地時間為12時。

解答導入問題（2）：廈門二中（24°26′N，118°04′E）建造的赤道日晷，當晷針影恰好在晷針的正下方時，當地時間為_____時。此時北京（116°E，40°N）的地方時約為________。

（4）角度計算

赤道日晷晷盤應與地球赤道平行。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的角度與太陽在天空中移動的角度是一致的。

問題探究：晷盤與地面的夾角a、晷針與地平面的夾角Q、當地的地理緯度三者之間的關系（見圖7）。

圖7

結論：晷針與地平面的夾角和當地的地理緯度相同。

推導：晷盤與地面的夾角a和當地地理緯度Q互余。

解答導入問題（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為_________。

3.舉一反三，鞏固考點

武平氣象站（坐標見圖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圖

（1）在安裝日晷儀時，首先應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為_________。

（2）當晷針影恰好在晷針的正下方時，當地時間為_____時。此時北京（116°E，40°N）的地方時約為________。

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

4.課堂練習，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）當晷針的影子正好在晷針的下方時，下列敘述正確的是

A.北京時間為12時

B.北京正處于一天中氣溫最高的時刻

C.北京正處于一天中氣溫最低的時刻

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，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

C.南非的開普敦附近多晴天

D.索馬里半島沿岸多霧