地理“计算问题”的整合与分析_地方时论文

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根据高考的性质和地理教育目标,地理学科的基本知识结构、地理科学的基本思维方法、学生思维发展和认知过程的心理特征以及考试机制的职能,《地理科考试大纲》提出了地理高考的10项能力要求。其中,第10项能力要求是:“在给定的时间内,完成各种地理计算或逻辑推理过程……”笔者通过研究历年地理高考试题,发现几乎年年都涉及到地理计算问题。下面笔者就此对典型的计算问题做一简要归纳与分析,供大家参考。

一、地方时、区时和日期的计算

1.地方时的计算

[计算方法]计算某地的地方时,可利用下面的计算公式:

所求地地方时=已知地地方时±(4分钟×两地经度差)

①公式中“±”的选用:依两地的相对方向而定。若所求地位于已知地的东方,用“+”号;所求地位于已知地的西方,用“-”号。若两地都是东经度数,则度数大的在东方;若两地都是西经度数,则度数大的在西方;若两地一地是东经度数一地是西经度数,则为东经度数的一地在东方,为西经度数的一地在西方。

②经度差的计算:若两地在本初子午线(0度经线)的同侧,则经度差等于两地经度数之差:若两地在本初子午线的异侧,则经度差等于两地经度数之和。

[试题举例]当埃及亚力山大(30°E)地方时为6月30日19时30分时,北京(116°E)的地方时是多少?

[解题点拨]根据题意,将相关数据代入计算公式:

北京地方时=6月30日19时30分+4分钟×(116-30)=7月1日1时14分

2.区时的计算

[计算方法]计算某地的区时,可利用下面的计算公式:

所求地区时=已知地区时±(1小时×两地时区差)

①公式中“±”的选用:依两地的相对方向而定。规律“同上”。

②某地时区数的计算:某地时区数=某地经度数÷15(结果:四舍五入,取整数)。例如,某地经度为78°W,则该地所属时区=78÷15=5.2≈5,即为西五区。

③两地时区差的计算:若两地在中时区(0时区)的同侧,则两地时区差等于两地时区数之差:若两地在中时区(0时区)的异侧,则两地时区差等于两地时区数之和。

④某地区时=该地所属时区中央经线的地方时。例如,北京时间=东八区区时=东八区中央经线(120°E)的地方时。

[试题举例]当美国“勇气”号火星车于太平洋时间(西八区)2004年1月3日20时35分在火星“古谢夫环形山”预定区域成功着陆时,北京时间是多少?

[解题点拨]已知北京时间为东八区区时,将有关数据代入公式:

北京时间=2004年1月3日20时35分+[1小时×(8+8)]=2004年1月4日12时35分

3.日期的计算

[计算方法]一般情况下,有两条分界线将全球分隔为两个日期。一条是180°经线(即国际日期变更线,简称“日界线”,其不完全在180°经线,而是稍有曲折),该线是全球两个日期的固定分界线。向东越过日界线,日期要减去一天,向西越过日界线,日期要加上一天,时刻不变;另一条日期分界线是0时(或24时)所在的经线,这是一条随时在变化的自然日期分界线。当0时(或24时)经线与日界线(180°经线)不重合时,地球上分属两个日期,若重合时,全球各地同属一个日期;另外,在计算日期时,要注意2月份的天数和大月、小月的天数。

[试题举例]北京时间2003年10月15日9时整,我国研制的“神舟”五号飞船顺利发射升空并成功进入预定轨道。此时,地球上10月15日的范围约占全球范围的(

A.46%

B.54%

C.63%

D.70%

[解题点拨]先根据北京时间即120°E地方时为2003年10月15日9时,计算出时间为10月15日0时的经线是:15°W。则此时从15°W经线向东到180°经线的地区为10月15日,供跨195°。据此,此时地球上10月15日的范围为195°÷360°≈0.54=54%,故B选项正确。

二、断崖高度的计算

1.断崖顶部和低部绝对高度(海拔)的计算

图1

[计算方法]假设重叠于某断崖处的等高线中,最大值为a,最小值为b,等高距为h。则:

a≤顶部绝对高度(海拔)<a+h,

b-h<低部绝对高度(海拔)≤b

[试题举例]读等高线地形图(如图1),据此判断(1)-(2)小题:

(1)图中断崖顶部的正点海拔可能为:( )

A.99米 B.199米 C.259米 D.302

(2)图中断崖低部的F点海拔可能为:( )

A.50米 B.99米 C.101米 D.250米

[解题点拨]由图1可知:a为250米,b为100米,h为50米。将有关数据代入相关公式:

(1)250米≤断崖顶部的E点海拔<250米+50米

即:250米≤断崖顶部的E点海拔<300米

故选项C正确。

(2)100米-50米<断崖低部的F点海拔≤100米

即:50米<断崖低部的F点海拔≤100米

故,选项B正确。

2.断崖处相对高度的计算

[计算方法]假设重叠于某断崖处的等高线有x条,等高距为h。则:

(x-1)xh≤相对高度<(x+1)×h

[试题举例]读等高线地形图(如图1),据图判断图中断崖处的相对高度可能为:(

A.149米 B.208米 C.250米 D.259米

[解题点拨]由图1可知:h为50米,重叠于该断崖处的等高线有4条,将有关数据代入公式:

(4-1)×50米≤断崖处的相对高度<(4+1)×50米

即:150米≤断崖处的相对高度<250米

故,选项B正确。

三、正午太阳高度角的计算

[计算方法]一地正午太阳高度角的大小,可以用下面的公式来计算:

H=90°|Φ-δ|

公式中H表示正午太阳高度角;Φ表示当地地理纬度,永远取正值;δ表示太阳直射点的地理纬度,当地夏半年取正值、当地冬半年取负值。

[试题举例]当太阳直射在34°S时的这一天,北京(40°N)正午太阳高度角是多少?

[解题点拨]根据题意,将有关数据代入公式:

北京正午太阳高度角=90°-|40°-(34°)|=16°

四、正午日影影长的计算

[计算方法]如图2,设AB为一高为H的直杆,正午阳光AC在地平面上形成了长为L的日影BC,正午时太阳高度为α,则影长的计算公式为:

L=Hctgα

[试题举例]北纬38°一开阔平地,在楼高为H的楼房北面盖新楼,欲使新楼底层全年正午时太阳光线不被遮挡,两楼距离应不小于:

图2

A.Htg(90°-38°)

B.Htg(90-38°-23.5°)

C.Hctg(90°-38°)

D.Hctg(90°-38°-23.5°)

[解题点拨]因为该地在北纬38°,故原楼的影子在正午时是朝北的。而且正午太阳高度越小,原楼的影子越长,两幢楼的间距就越宽。所以,在四个选项中,只要选影子最长的就可以了。又因为该地一年中冬至日(12月22日前后)时太阳高度最小,因此只要计算出冬至日时的正午太阳高度,就可利用上述公式求出结果。冬至日时的正午太阳高度α=90°-|138°-(-23.5°)|=90°-38°-23.5°。又已知楼高为H,根据上述计算公式得:原楼的影子最长为Hctg(90°-38°-23.5°),即为两楼距离,所以D选项正确。

五、太阳直射点坐标的计算

1.大阳直射点经度的计算

(1)根据地方时计算:

[计算方法]由于太阳直射点所在经线的地方时为12时,所以,地方时为12时的经线即为太阳直射点所在的经线,其经度数为太阳直射点的经度。

[试题举例]当北京时间为10时时,太阳直射点的经度为____。

[解题点拨]根据北京时间为10时,即120°E经线的地方时为10时,推算出此时地方时为12时的经线的度数为150°E,故此时太阳直射点的经度为150°E。

(2)根据日照图计算:

[计算方法]由于太阳直射点所在经线将昼半球平分,所以,在日照图中将昼半球平分的经线,即为太阳直射点所在的经线,其经度数为太阳直射点的经度。

图3

[试题举例]读日照图(如图3,图中阴影部分表示夜半球,箭头表示地球自转方向),则此时太阳直射点的经度为____。

[解题点拨]由日照图不难看出,图中经线a将昼半球平分,因此此时太阳直射在经线a上。再根据图中标注的经线度数和地球自转的方向,可推知经线a的经度为90°E。故此时太阳直射点的经度为90°E。

2.太阳直射点纬度的计算

(1)根据特殊日期(二分二至日)计算:

[计算方法]根据太阳回归运动的规律,当北半球夏至日(6月22日前后)时,太阳直射点的纬度为23°26′N;当北半球冬至日(12月22日前后)时,太阳直射点的纬度为23°26′S,当北半球春分日(3月21日前后)和秋分日(9月23日前后)时,太阳直射点的纬度为0°。

[试题举例]读图4中的甲、乙两幅日照图(图中阴影部分表示夜半球,箭头表示地球自转方向),判断该日太阳直射点的纬度:甲图为____ ,乙图为____。

图4

[解题点拨]先根据图中昼夜状况判断甲、乙两图所示日期。甲图为北半球,且此时北极圈内为极夜,所以甲图表示北半球冬至日,故此时太阳直射点的纬度为23°26′S;乙图中晨昏线与经线(圈)重合,所以为北半球春分日或秋分日,故此时太阳直射点的纬度为0°。

(2)根据极昼、极夜的范围计算:

[计算方法]如果北半球极昼范围最南界线为X°(或南半球极夜范围最北界线为X°),则此时太阳直射点的纬度为(90°-X°)N;如果北半球极夜范围最南界线为X°(或南半球极昼范围最北界线为X°),则此时太阳直射点的纬度为(90°-X°)S。

图5

[试题举例]读图5(图中阴影部分表示夜半球),此时太阳直射点的纬度为____。

[解题点拨]由图可知,此时北半球极昼范围最南界线为80°N(此时南半球极夜范围最北界线为80°S),故此时太阳直射点的纬度为(90°-80°)N,即10°N。

(3)根据正午太阳高度角计算:

[计算方法]根据正午太阳高度角的计算公式:H=90°-|Φ-δ|,如果知道某地的地理纬度和正午太阳高度角,就能根据公式推算出此时太阳直射点的地理纬度。要注意的是:①|δ|的值在0°-23°26′之间;②当δ为正值时,则太阳直射点与某地位于同半球(北半球或南半球),当6为负值时,则太阳直射点与某地位于异半球。

[试题举例]当北京(40°N)某日正午太阳高度角为60°时,太阳直射点的地理纬度为__。

[解题点拨]将有关数据代入上述公式:

60°=90°-|40°-δ|

得:δ=10°或δ=70°(舍去)

由于δ=10°,为正值,故此时太阳直射点与北京在同半球,即同位于北半球。所以,此时太阳直射点的地理纬度为10°N。

六、与比例尺有关问题的计算

1.地图比例尺的计算

[计算方法]地图上的比例尺,可根据下面的公式计算:

比例尺=图上距离/实地距离(注意距离单位要统一)

同时,利用上述公式,也可计算“图上距离”或“实地距离”。

[试题举例]在某地图上,量得20°N和30°N两纬线间的距离为11.1厘米,则该地图的比例尺约为____。

[解题点拨]根据上述计算公式,已知图上距离为11.1厘米,因此只要知道两地实地距离即可。因为地图上纬度差1度的经线弧长约为111千米,故两地的实地距离为111千米×(30-20)=1110千米。将有关数据代入公式:

该地图的比例尺=11.1厘米/1110千米=1/10000000

2.实地面积的计算

[计算方法]根据地图比例尺,可计算出实地的面积,其计算公式为:

实地面积=图上面积÷

[试题举例]在比例尺为1:50000的地形图上,量得一块耕地面积为25平方厘米,则这块耕地的实地面积为____平方千米。

[解题点拨]将有关数据代入上述计算公式:耕地的实地面积=25平方厘米÷=6.25平方千米

七、对流层大气某一高度气温的计算

[计算方法]计算对流层某一高度的气温,可以依据“平均每上升(下降)100米,气温下降(上升)0.6℃”的气温递变规律来计算。

[试题举例]某登山队在攀登珠穆朗玛峰时,当他们攀登到海拔4848米的地方,测得当地气温为-10℃。试推测此时珠穆朗玛峰顶部的气温约是多少?

[解题点拨]先计算出珠穆朗玛峰顶部与登山队所在地的相对高度:8848米-4848米=4000米,再计算出珠穆朗玛峰顶部与登山队所在地的温差:4000米×(0.6℃/100米)=24℃。因此,此时珠穆朗玛峰顶部的气温约为:-10℃-24℃=-34℃,即零下34℃。

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