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1、概念概念测量工具测量工具( (种类、使用方法）种类、使用方法）幻灯幻灯片片31你知道自己的脉搏每分钟跳你知道自己的脉搏每分钟跳动的次数吗？动的次数吗？2 1. 1. 哪些东西可以当作计时工具？哪些东西可以当作计时工具？ (1) (1)我们可以根据生活中的哪些自然现象来确定或感知时间？我们可以根据生活中的哪些自然现象来确定或感知时间？ (2) (2)我们还可以利用哪些工具来计算或测量时间？我们还可以利用哪些工具来计算或测量时间？讨论讨论 日升日落、月形变化、四季变化、电线杆的影子、日升日落、月形变化、四季变化、电线杆的影子、 枫叶红了、候鸟迁徙等）枫叶红了、候鸟迁徙等）手表、闹钟、沙漏、停表等等
2、手表、闹钟、沙漏、停表等等 (3) (3)这些自然现象和计时工具为什么能够用来计时呢？这些自然现象和计时工具为什么能够用来计时呢？ 有有的的自自然然现现象象或或计计时时机机械械都都可可以以当当作作计计时时工工具具，是是因因为为它它们们具具有哪些共同的特征？有哪些共同的特征？它们一直都在作有规律的变化。它们一直都在作有规律的变化。蜡烛燃烧易受外界影响，如有风的时候蜡烛燃烧更快，蜡烛燃烧易受外界影响，如有风的时候蜡烛燃烧更快， 不适宜作计时工具。不适宜作计时工具。33.3.时间的单位及换算时间的单位及换算(1)(1)讨论：举出生活中常用的计时单位。讨论：举出生活中常用的计时单位。 年、月、天、时、
3、分、秒；星期、季度等年、月、天、时、分、秒；星期、季度等905400(4)(4)练一练：练一练：1. .5时时 分分 秒。秒。(3)(3)各单位之间的换算：各单位之间的换算：时分秒；时分秒；1 1毫秒毫秒0.0010.001秒秒一般地，年个月天时。一般地，年个月天时。(2) (2) 国际制主单位是国际制主单位是秒，用符号秒，用符号 S S 表示表示。常用单位还有。常用单位还有 时时( (h)h)、分（分（minmin）、）、毫秒（毫秒（ms)ms)45常常用用计计时时器器6电子停表电子停表7古代计时器古代计时器-日晷日晷89漏刻漏刻计时的奥秘的奥秘。“漏漏(漏漏壶)刻刻(刻刻箭箭)”是是利用水
4、量多少来利用水量多少来计量量时间的的仪器器。漏刻是全天候漏刻是全天候计时仪器，能弥器，能弥补日晷受日晷受太阳有没有露太阳有没有露脸(阴晴阴晴)、或昼夜的局限，、或昼夜的局限，是我国古代重要的是我国古代重要的计时器。古代器。古代计时器器“漏漏壶”相当于相当于现代的代的钟表，漏表，漏壶的的结构不构不断改断改进，计时性能也随之更加科学。由性能也随之更加科学。由原来的原来的单级壶，发展到展到东汉的二的二级漏漏壶，晋代出晋代出现三三级漏漏壶，甚至唐代出，甚至唐代出现了四了四级漏漏壶等多等多级漏漏壶。例如，宋代沈括的。例如，宋代沈括的浮漏就是一浮漏就是一组多多级漏漏壶系系统：最上：最上层摆设的称的称为求求
5、壶，是，是专为下下级壶供水用的供水用的水源水源壶；第二；第二层摆了两只了两只壶，高的叫，高的叫负壶、低的叫、低的叫废壶，负壶的作用是保持水的作用是保持水流的流的稳定，并保定，并保证水位在指定高度，超水位在指定高度，超水位的多余水水位的多余水则流入流入废壶，最下，最下边的是的是建建壶，由，由负壶滴落的滴落的稳压水，滴入建水，滴入建壶，并以容并以容纳水量的多少，来水量的多少，来显示示时刻。水刻。水运运浑象既然受漏象既然受漏壶流水的操作，当然也流水的操作，当然也能准确地反映出能准确地反映出时间。本。本馆中国科学与中国科学与技技术厅所展示的所展示的“水运水运仪象台象台”，就是一，就是一套运用水流的套运
6、用水流的稳定操作既能定操作既能计时且能且能报时的系的系统。2、古代的、古代的记时器器10钟表表计时的奥秘的奥秘。公元。公元1504年年，华耳耳(Walther)发明了机械明了机械时钟。刚开始并不准确开始并不准确。1656年惠更斯年惠更斯(C.Huygens)将将钟锤的的摆动加装加装在机械在机械时钟后，原本不很可靠的后，原本不很可靠的时钟就准确了起来了。当机械就准确了起来了。当机械钟变得得较准准确后，人确后，人们就将它就将它们安装在教堂的塔上或是公共建筑的高安装在教堂的塔上或是公共建筑的高处。这样，城，城镇里所有的人都可由同一个里所有的人都可由同一个时钟得知有共得知有共识的的时间，也养成了他，也
7、养成了他们守守时的的习惯。至于。至于现在，大部分的人都会戴着自己的随身在，大部分的人都会戴着自己的随身计时器器表。表。你知道你知道为什么有什么有摆锤的的钟会比先前的机械会比先前的机械时钟来得准确来得准确吗?换句句话说，你知道怎你知道怎样才能才能让机械式运机械式运转的的时钟能周而复始且能周而复始且“规律律”精准地呈精准地呈现每一每一时刻呢刻呢?仔细观察仔细观察:有一个控制机械运有一个控制机械运转的装置，我的装置，我们称它称它为“卡子卡子”，它是控制，它是控制机械运机械运转时不会太快、也不会太慢的装置。相同原理，不会太快、也不会太慢的装置。相同原理，“水运水运仪象台象台”，也，也有一套控制有一套控
8、制齿轮稳定运定运转的操作装置，我的操作装置，我们称它称它为“擒擒纵器器”，其功用相当，其功用相当于卡子。于卡子。1112原原子子钟钟13原子原子钟时间的的单位是秒。随着科学技位是秒。随着科学技术的的发展，秒的定展，秒的定义曾作曾作过两次重大的修改。两次重大的修改。最早，人最早，人们是利用地球自是利用地球自转运运动来来计量量时间的，基本的，基本单位是平太阳日。位是平太阳日。19世世纪末，将一个平太阳末，将一个平太阳日的日的1/86400作作为一秒，称作世界一秒，称作世界时秒。秒。由于地球的自由于地球的自转运运动存在着不存在着不规则变化，并有化，并有长期减慢的期减慢的趋势，使得世界，使得世界时秒逐
9、年秒逐年变化，不能保持恒定。因此，按此定化，不能保持恒定。因此，按此定义复复现秒的准确度只能达到一秒的准确度只能达到一亿分之一秒。分之一秒。1960年国年国际计量大会决定采用以地球公量大会决定采用以地球公转的运的运动为基基础的的历书时秒作秒作为时间单位，即将位，即将1900年初附近，年初附近，太阳的几何平黄太阳的几何平黄经为2794148“.04的瞬的瞬间作作为1900年年1月月O日日12时整，从整，从该时刻起算的回刻起算的回归年的年的1/31556925.9747作作为一秒。按此定一秒。按此定义复复现秒的准确度提高到十秒的准确度提高到十亿分之一秒。分之一秒。1967年，国年，国际计量大会决定
10、采用原子秒定量大会决定采用原子秒定义取代取代历书时秒定秒定义。即将。即将铯-133原子基原子基态的两个超精的两个超精细能能级之之间跃迁相迁相对应辐射的射的9192631770个周期所持个周期所持续的的时间定定义为一秒。按此定一秒。按此定义复复现秒的准确度已秒的准确度已优于十万于十万亿分之一秒。原子在分之一秒。原子在发生能生能级跃迁迁时以以电磁波形式磁波形式辐射或吸收能量，射或吸收能量，该电磁波的磁波的频率和周期率和周期精确地与原子的微精确地与原子的微观结构相构相对应，所以极，所以极为稳定。人定。人们利用利用这一特性制成了各种各一特性制成了各种各样性能性能优异的原子异的原子钟。实验室型的室型的铯
11、束原子束原子钟是复是复现原子秒定原子秒定义的的时间频率基准器，具有最高的准确度和率基准器，具有最高的准确度和长期期稳定度。定度。氢原子原子钟是激射器型的，它的短期是激射器型的，它的短期稳定度定度优于于铯原子原子钟，但因受到，但因受到贮存泡存泡“壁移效壁移效应”的限制，准确度的限制，准确度比比铯原子原子钟低一个数量低一个数量级。铷原子原子钟是气泡型的，是气泡型的，结构构简单，轻便价廉便价廉虽然准确度不高，但短期然准确度不高，但短期稳定定度尚好，作度尚好，作为工作工作标准是很适宜的。此外，人准是很适宜的。此外，人们正在研究利用离子正在研究利用离子贮存技存技术和激光和激光稳频技技术制造性能制造性能更
12、好的原子更好的原子钟。用。用选定的某一瞬定的某一瞬间作作为原点，用原点，用选定的定的时间单位位“秒秒”进行行连续不断的不断的积累，就构成一累，就构成一个个时间参照坐参照坐标系，叫做系，叫做时标，或，或时间尺度。尺度。时标的原点称做的原点称做时刻起点或起始刻起点或起始历元。某一事件元。某一事件发生的生的瞬瞬间与与时标上某点相上某点相对应，此瞬，此瞬间称做称做时刻。两个刻。两个时刻之刻之间的持的持续时间称做称做时间间隔。到目前隔。到目前为止，止，时标不外是基于天文不外是基于天文观测或或对某些周期性重复运某些周期性重复运动的的测量而量而获得。得。原子原子时标是由是由连续不断工作着的原子不断工作着的原
13、子钟得到的。得到的。对各自独立的原子各自独立的原子时标加以平均，可以提高它加以平均，可以提高它们的均匀性国的均匀性国际时间局根据国局根据国际单位制位制时间单位秒的定位秒的定义，以各国有关研究所运，以各国有关研究所运转的原子的原子钟的的读数数为依依据，据，进行加行加权平均得到的平均得到的时间参考坐参考坐标叫做国叫做国际原子原子时(TAl)，它的起点是它的起点是1958年年1月月O日日O时O分分O秒秒(UT2)。高度准确的高度准确的标准准频率和率和时间信号主要通信号主要通过无无线电波的波的发射和射和传播提供播提供给使用部使用部门。按其。按其载波波频率可分率可分为超高超高频、高、高频、低、低频和甚低
14、和甚低频发播，分播，分别由由专用授用授时台台发播或由播或由导航台、航台、电视台、通信台、通信卫星等兼任。由于星等兼任。由于传输特性不同，所以接收精度、接收范特性不同，所以接收精度、接收范围、接收、接收时间以及校准以及校准设备操操纵的的难易和易和经济性各有不同，不同的用性各有不同，不同的用户可以根据需要和可能可以根据需要和可能选择使用。使用。14电电子子停停表表15机械停表16车次车次区间区间发站开发站开到杭州站到杭州站杭州站停杭州站停杭州站开杭州站开上海上海杭州杭州：北京北京杭州杭州： 从上表中获得了哪些信息？并将该列车时刻表中从上表中获得了哪些信息？并将该列车时刻表中的空缺填完整。的空缺填完
15、整。列车时刻表列车时刻表138:1017我国计时仪器史的讨论我国计时仪器史的讨论十四世纪六十年代，我国的机械时钟已经脱离了天文仪器而独立了，不仅有复杂的传动系统十四世纪六十年代，我国的机械时钟已经脱离了天文仪器而独立了，不仅有复杂的传动系统棗齿轮系，还有擒纵调速部件棗天关、天锁和轴叶等，钟面和指针代替了怀抱时辰牌或漏箭的木棗齿轮系，还有擒纵调速部件棗天关、天锁和轴叶等，钟面和指针代替了怀抱时辰牌或漏箭的木偶人。倘能继续努力，就可以把利用水的恒定流量或沙的力量为动力的状态改变为重锤、发条之偶人。倘能继续努力，就可以把利用水的恒定流量或沙的力量为动力的状态改变为重锤、发条之类，很快就可以敲开现代钟
16、表的大门，使我国钟表技术有更大的飞跃，使我国在计时仪器制造史类，很快就可以敲开现代钟表的大门，使我国钟表技术有更大的飞跃，使我国在计时仪器制造史上居于前列，十分令人惋惜的是，没有做到这一点。主要原因有：上居于前列，十分令人惋惜的是，没有做到这一点。主要原因有：3.1我国数千年来的封建统治束缚了生产力的发展，作为生产力中最重要的科学技术不仅不受我国数千年来的封建统治束缚了生产力的发展，作为生产力中最重要的科学技术不仅不受重视，还被视为异端邪说。重视，还被视为异端邪说。“礼记礼记五制五制”中就曾规定：中就曾规定：“（以）奇技奇器以疑众，杀。（以）奇技奇器以疑众，杀。”如李如李时珍写时珍写“本草纲目
17、本草纲目”，宝贵资料被毁，几乎被置于死地。，宝贵资料被毁，几乎被置于死地。明太祖平元年间，司天监进水晶刻漏，中设二木偶人，按时自击钲鼓，太祖以其无益而碎之。明太祖平元年间，司天监进水晶刻漏，中设二木偶人，按时自击钲鼓，太祖以其无益而碎之。十五世纪初，伟大航海家郑和本可以早一百年就完成哥伦布征服非洲的功业。诚然遭到当局的阻十五世纪初，伟大航海家郑和本可以早一百年就完成哥伦布征服非洲的功业。诚然遭到当局的阻止。那时的中国人缺少动机，中国的经济不需要国外贸易。止。那时的中国人缺少动机，中国的经济不需要国外贸易。3.2我国十五世纪以前的时钟，原意不是为公众计时用，而是要向君王表演天文学原理，如谯我国十
18、五世纪以前的时钟，原意不是为公众计时用，而是要向君王表演天文学原理，如谯楼大钟。具有若干个齿轮和一种擒纵调节器速机构，而这种的当初设计是来调节皇帝诏书的颁发，楼大钟。具有若干个齿轮和一种擒纵调节器速机构，而这种的当初设计是来调节皇帝诏书的颁发，以应天体运转，制造以应天体运转，制造“君权神授君权神授”的舆论。的舆论。3.3官僚阶级的出现以及他们只受文学教育，无意于技术进步，注重压制商人，岂不知只有靠官僚阶级的出现以及他们只受文学教育，无意于技术进步，注重压制商人，岂不知只有靠商人开拓新的市场，才能促进各项技术的进步。商人开拓新的市场，才能促进各项技术的进步。3.4利玛窦在北京住宅开设私人钟表展览
19、会，轰动了在朝的翰林学士，高官显宦，督抚司道，利玛窦在北京住宅开设私人钟表展览会，轰动了在朝的翰林学士，高官显宦，督抚司道，一时门庭若市，争相观瞻，花巨资购买西方自鸣钟，于是西洋钟表逐渐占领中国市场，中国传统一时门庭若市，争相观瞻，花巨资购买西方自鸣钟，于是西洋钟表逐渐占领中国市场，中国传统的机械钟的发展更加缓慢了。的机械钟的发展更加缓慢了。3.5十七世纪初至鸦片战争前后二百多年中，我国钟表的发展可称是第二个极盛时期，其战略十七世纪初至鸦片战争前后二百多年中，我国钟表的发展可称是第二个极盛时期，其战略是是“学洋仿制，中西结合，自成体系学洋仿制，中西结合，自成体系”。可惜由于封建统治制度的衰落及帝国主义列强的侵略，。可惜由于封建统治制度的衰落及帝国主义列强的侵略，这个大好时期很快结束了。又过了一个世纪，随着新中国的诞生，我国的钟表业才进入了第三个这个大好时期很快结束了。又过了一个世纪，随着新中国的诞生，我国的钟表业才进入了第三个兴盛时期。钟表技术获得迅速发展。兴盛时期。钟表技术获得迅速发展。18 作业作业. .动手做一做：回家自己设计一个良好的动手做一做：回家自己设计一个良好的 计时工具。计时工具。. .完成作业本上相应练习。完成作业本上相应练习。19
