解题思路：由于地球自转，产生了昼夜变化；由于地球公转，产生了四季更替．
（1）一天之中杆影长度发生变化的原因是因为地球自转，使得日光与立杆处角度发生变化；
（2）一年之中杆影长度发生变化的原因是因为地球绕太阳公转，而公转轨道与地球自转轨道有一夹角，该夹角使得一年之中太阳与立杆处的照射角度发生变化．
（3）从图中可以看出，该同学所在的地方正午的杆影朝向北方．因此，他处于北半球；
（4）从图1可以看出，一天中，正午的杆影长度最短，太阳高度角最大；
（5）据图2，将此知识运用到建筑学上，要使底层住户的窗台全年都有阳光照射到，则两幢居民楼之间的距离应依据冬至日的楼影来计算．
故答案为：（1）地球自转；（2）地球绕太阳公转，太阳直射点发生改变；（3）北；北；（4）短；大；（5）冬至．
点评：
本题考点： 地理常识．
考点点评： 本题主要考查地球自转和公转产生的地理现象．