《时间的测量》PPT课件.ppt

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1、时 间 概 念单 位 换 算 方 法测 量 工 具 (种 类 、 使 用 方 法 ）时 间幻 灯片 3时 刻 你 知 道 自 己 的 脉 搏 每 分 钟 跳动 的 次 数 吗 ？ 1. 哪 些 东 西 可 以 当 作 计 时 工 具 ？ (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 ？ (2)我 们 还 可 以 利 用 哪 些 工 具 来 计 算 或 测 量 时 间 ？讨 论 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 ）手 表 、 闹 钟 、 沙 漏 、

2、 停 表 等 等 (3)这 些 自 然 现 象 和 计 时 工 具 为 什 么 能 够 用 来 计 时 呢 ？ 有 的 自 然 现 象 或 计 时 机 械 都 可 以 当 作 计 时 工 具 ， 是 因 为 它 们 具有 哪 些 共 同 的 特 征 ？ 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 ， 不 适 宜 作 计 时 工 具 。 3.时 间 的 单 位 及 换 算(1)讨 论 ： 举 出 生 活 中 常 用 的 计 时 单 位 。 年 、 月 、 天 、 时 、 分 、 秒 ； 星 期

3、、 季 度 等90 5400(4)练 一 练 ： 1.5时 分 秒 。(3)各 单 位 之 间 的 换 算 ： 时 分 秒 ； 1毫 秒 0.001秒一 般 地 ， 年 个 月 天 时 。(2) 国 际 制 主 单 位 是 秒 ， 用 符 号 S 表 示 。 常 用 单 位 还 有 时 (h)、 分 （ min） 、 毫 秒 （ ms) 常用计时器 电 子 停 表 古 代 计 时 器 -日 晷 漏 刻 计 时 的 奥 秘 。 “漏 (漏 壶 ) 刻 (刻箭 )”是 利 用 水 量 多 少 来 计 量 时 间 的 仪 器 。漏 刻 是 全 天 候 计 时 仪 器 ， 能 弥 补 日 晷 受太 阳

4、 有 没 有 露 脸 (阴 晴 )、 或 昼 夜 的 局 限 ，是 我 国 古 代 重 要 的 计 时 器 。 古 代 计 时 器“漏 壶 ”相 当 于 现 代 的 钟 表 ， 漏 壶 的 结 构不 断 改 进 ， 计 时 性 能 也 随 之 更 加 科 学 。由 原 来 的 单 级 壶 ， 发 展 到 东 汉 的 二 级 漏壶 ， 晋 代 出 现 三 级 漏 壶 ， 甚 至 唐 代 出 现了 四 级 漏 壶 等 多 级 漏 壶 。 例 如 ， 宋 代 沈括 的 浮 漏 就 是 一 组 多 级 漏 壶 系 统 ： 最 上层 摆 设 的 称 为 求 壶 ， 是 专 为 下 级 壶 供 水用 的

5、水 源 壶 ； 第 二 层 摆 了 两 只 壶 ， 高 的叫 负 壶 、 低 的 叫 废 壶 ， 负 壶 的 作 用 是 保持 水 流 的 稳 定 ， 并 保 证 水 位 在 指 定 高 度 ，超 水 位 的 多 余 水 则 流 入 废 壶 ， 最 下 边 的 是 建 壶 ， 由 负 壶 滴 落 的 稳 压 水 ， 滴 入 建壶 ， 并 以 容 纳 水 量 的 多 少 ， 来 显 示 时 刻 。水 运 浑 象 既 然 受 漏 壶 流 水 的 操 作 ， 当 然也 能 准 确 地 反 映 出 时 间 。 本 馆 中 国 科 学与 技 术 厅 所 展 示 的 “水 运 仪 象 台 ”， 就 是一

6、套 运 用 水 流 的 稳 定 操 作 既 能 计 时 且 能报 时 的 系 统 。 2、 古 代 的 记 时 器 钟 表 计 时 的 奥 秘 。 公 元 1504年 ， 华 耳 (Walther) 发 明 了 机 械时 钟 。 刚 开 始 并 不 准 确 。 1656 年 惠 更 斯 (C. H uygens) 将 钟 锤 的 摆 动 加 装在 机 械 时 钟 后 ， 原 本 不 很 可 靠 的 时 钟 就 准 确 了 起 来 了 。 当 机 械 钟 变 得 较 准确 后 ， 人 们 就 将 它 们 安 装 在 教 堂 的 塔 上 或 是 公 共 建 筑 的 高 处 。 这 样 ， 城 镇里

7、 所 有 的 人 都 可 由 同 一 个 时 钟 得 知 有 共 识 的 时 间 ， 也 养 成 了 他 们 守 时 的 习惯 。 至 于 现 在 ， 大 部 分 的 人 都 会 戴 着 自 己 的 随 身 计 时 器 表 。 你 知 道 为 什 么 有 摆 锤 的 钟 会 比 先 前 的 机 械 时 钟 来 得 准 确 吗 ?换 句 话 说 ，你 知 道 怎 样 才 能 让 机 械 式 运 转 的 时 钟 能 周 而 复 始 且 “规 律 ”精 准 地 呈 现 每一 时 刻 呢 ? 仔 细 观 察 :有 一 个 控 制 机 械 运 转 的 装 置 ， 我 们 称 它 为 “卡 子 ”， 它

8、是 控制 机 械 运 转 时 不 会 太 快 、 也 不 会 太 慢 的 装 置 。 相 同 原 理 ， “水 运 仪 象 台 ”，也 有 一 套 控 制 齿 轮 稳 定 运 转 的 操 作 装 置 ， 我 们 称 它 为 “擒 纵 器 ”， 其 功 用相 当 于 卡 子 。 原子钟 原 子 钟 时 间 的 单 位 是 秒 。 随 着 科 学 技 术 的 发 展 ， 秒 的 定 义 曾 作 过 两 次 重 大 的 修 改 。 最 早 ， 人 们 是 利 用 地 球 自 转 运 动 来 计 量 时 间 的 ， 基 本 单 位 是 平 太 阳 日 。 19世 纪 末 ， 将 一 个 平 太 阳日

9、的 1/86400作 为 一 秒 ， 称 作 世 界 时 秒 。 由 于 地 球 的 自 转 运 动 存 在 着 不 规 则 变 化 ， 并 有 长 期 减 慢 的 趋势 ， 使 得 世 界 时 秒 逐 年 变 化 ， 不 能 保 持 恒 定 。 因 此 ， 按 此 定 义 复 现 秒 的 准 确 度 只 能 达 到 一 亿 分 之 一秒 。 1960年 国 际 计 量 大 会 决 定 采 用 以 地 球 公 转 的 运 动 为 基 础 的 历 书 时 秒 作 为 时 间 单 位 ， 即 将 1900年初 附 近 ， 太 阳 的 几 何 平 黄 经 为 2794148“.04的 瞬 间 作 为

10、 1900年 1月 O 日 12时 整 ， 从 该 时 刻 起 算 的 回 归年 的 1/31556925.9747作 为 一 秒 。 按 此 定 义 复 现 秒 的 准 确 度 提 高 到 十 亿 分 之 一 秒 。 1967年 ， 国 际 计 量 大 会 决 定 采 用 原 子 秒 定 义 取 代 历 书 时 秒 定 义 。 即 将 铯 -133原 子 基 态 的 两 个 超 精细 能 级 之 间 跃 迁 相 对 应 辐 射 的 9192631770个 周 期 所 持 续 的 时 间 定 义 为 一 秒 。 按 此 定 义 复 现 秒 的 准 确度 已 优 于 十 万 亿 分 之 一 秒

11、。 原 子 在 发 生 能 级 跃 迁 时 以 电 磁 波 形 式 辐 射 或 吸 收 能 量 ， 该 电 磁 波 的 频 率和 周 期 精 确 地 与 原 子 的 微 观 结 构 相 对 应 ， 所 以 极 为 稳 定 。 人 们 利 用 这 一 特 性 制 成 了 各 种 各 样 性 能 优异 的 原 子 钟 。 实 验 室 型 的 铯 束 原 子 钟 是 复 现 原 子 秒 定 义 的 时 间 频 率 基 准 器 ， 具 有 最 高 的 准 确 度 和 长期 稳 定 度 。 氢 原 子 钟 是 激 射 器 型 的 ， 它 的 短 期 稳 定 度 优 于 铯 原 子 钟 ， 但 因 受 到

12、 贮 存 泡 “壁 移 效 应 ”的限 制 ， 准 确 度 比 铯 原 子 钟 低 一 个 数 量 级 。 铷 原 子 钟 是 气 泡 型 的 ， 结 构 简 单 ， 轻 便 价 廉 虽 然 准 确 度 不 高 ， 但 短 期 稳 定 度 尚 好 ， 作 为 工 作 标 准 是 很 适 宜 的 。 此 外 ， 人 们 正 在 研 究 利 用 离 子 贮 存 技 术 和 激 光稳 频 技 术 制 造 性 能 更 好 的 原 子 钟 。 用 选 定 的 某 一 瞬 间 作 为 原 点 ， 用 选 定 的 时 间 单 位 “秒 ”进 行 连 续 不断 的 积 累 ， 就 构 成 一 个 时 间 参

13、照 坐 标 系 ， 叫 做 时 标 ， 或 时 间 尺 度 。 时 标 的 原 点 称 做 时 刻 起 点 或 起 始历 元 。 某 一 事 件 发 生 的 瞬 间 与 时 标 上 某 点 相 对 应 ， 此 瞬 间 称 做 时 刻 。 两 个 时 刻 之 间 的 持 续 时 间 称 做时 间 间 隔 。 到 目 前 为 止 ， 时 标 不 外 是 基 于 天 文 观 测 或 对 某 些 周 期 性 重 复 运 动 的 测 量 而 获 得 。 原 子 时 标 是 由 连 续 不 断 工 作 着 的 原 子 钟 得 到 的 。 对 各 自 独 立 的 原 子 时 标 加 以 平 均 ， 可 以

14、提 高 它 们的 均 匀 性 国 际 时 间 局 根 据 国 际 单 位 制 时 间 单 位 秒 的 定 义 ， 以 各 国 有 关 研 究 所 运 转 的 原 子 钟 的 读 数 为依 据 ， 进 行 加 权 平 均 得 到 的 时 间 参 考 坐 标 叫 做 国 际 原 子 时 (TAl)， 它 的 起 点 是 1958年 1月 O 日 O 时 O 分 O秒 (UT2)。 高 度 准 确 的 标 准 频 率 和 时 间 信 号 主 要 通 过 无 线 电 波 的 发 射 和 传 播 提 供 给 使 用 部 门 。 按 其 载波 频 率 可 分 为 超 高 频 、 高 频 、 低 频 和 甚

15、 低 频 发 播 ， 分 别 由 专 用 授 时 台 发 播 或 由 导 航 台 、 电 视 台 、 通信 卫 星 等 兼 任 。 由 于 传 输 特 性 不 同 ， 所 以 接 收 精 度 、 接 收 范 围 、 接 收 时 间 以 及 校 准 设 备 操 纵 的 难 易和 经 济 性 各 有 不 同 ， 不 同 的 用 户 可 以 根 据 需 要 和 可 能 选 择 使 用 。 电子停表 机 械 停 表 车 次 区 间 发 站 开 到 杭 州 站 杭 州 站 停 杭 州 站 开 上 海 杭 州 ： ： ： 北 京 杭 州 ： ： 从 上 表 中 获 得 了 哪 些 信 息 ？ 并 将 该

16、列 车 时 刻 表中 的 空 缺 填 完 整 。 列 车 时 刻 表 13 8:10 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

17、 、 发 条 之类 ， 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 ： 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 受重 视 ， 还 被 视 为 异 端 邪 说 。 “ 礼 记 五 制 ” 中 就 曾 规 定 ： “ （ 以 ） 奇 技 奇 器 以 疑 众 ，

18、 杀 。 ” 如 李 时珍 写 “ 本 草 纲 目 ” ， 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 。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 。 3.2我 国 十 五 世 纪 以 前 的 时 钟

19、 ， 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 ， 以 应 天 体 运 转 ， 制 造 “ 君 权 神 授 ” 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 靠商 人 开 拓 新 的 市 场 ， 才 能 促 进 各 项 技 术 的 进 步

20、。 3.4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 略是 “ 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 ，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 。 作 业 .动 手 做 一 做 ： 回 家 自 己 设 计 一 个 良 好 的 计 时 工 具 。 .完 成 作 业 本 上 相 应 练 习 。