① 水鍾的原理是什麼
水鍾的名稱 水鍾在中國又叫做「刻漏」,「漏壺」。根據等時性原理,滴水記時有兩種方法,一種是利用特殊容器記錄把水漏完的時間(泄水型),另一種是底部不開口的容器,記錄它用多少時間把水裝滿(受水型)。中國的水鍾,最先是泄水型,後來泄水型與受水型同時並用或兩者合一。自公元85年左右,浮子上裝有漏箭的受水型漏壺逐漸流行,甚至到處使用。 編輯本段「泄水型」水鍾和「受水型」水鍾 據埃及朝官阿門內姆哈特的墓誌銘記載,此人曾於公元前1500年前後發明了水鍾,一種「漏壺」。容器內的水面隨著水的流出而下降,據此測出過去了多少時間。這類時鍾對祭司特別有用,因為夜裡他們需要了解時間,不致錯過在神廟內舉行宗教儀式和獻技活動的既定時刻,現存最古老的水鍾是阿孟霍特普三世(公元前14世紀)統治時期的產物——1905年在凱爾奈克的阿蒙神廟發現了它的殘片。 我們往往樂於認為,過去的人都比較輕松,比較愉快,不象現在的人,那樣非得強迫自己查看鍾表,視時間為金錢。然而,精度不一的各類鍾表至少已在人世間存在了4000年。埃及人是最早進行此類嘗試的民族,他們製作過星鍾圖,用它來查看哪顆星星已經升起,然後計算夜間的時刻。後來,他們造出了為白天計時的影鍾,隨著日出合日落,一條橫桿的影子逐漸越過一串記號。法老塞提一世於公元前1300年前後統治埃及,在他的陵墓中就曾發現一套製造影鍾的器械。日咎就是以這種簡單的影鍾為原形製作的。羅馬人對今天我們所熟知的那種日咎加以改進,甚至製造過攜帶型旅行用鍾。 據埃及朝官阿門內姆哈特的墓誌銘記載,此人曾於公元前1500年前後發明了水鍾,一種「漏壺」。容器內的水面隨著水的流出而下降,據此測出過去了多少時間。這類時鍾對祭司特別有用,因為夜裡他們需要了解時間,不致錯過在神廟內舉行宗教儀式和獻技活動的既定時刻,現存最古老的水鍾是阿孟霍特普三世(公元前14世紀)統治時期的產物——1905年在凱爾奈克的阿蒙神廟發現了它的殘片。 水鍾是整個古代世界報時的標准方式,它於公元前6世紀傳入中國。水鍾曾在雅典等城市成為一道常見的景觀,如今在這些城市中已發現公元前35年左右建造的「城鍾」的遺跡。這種鍾的運行由一塊浮標控制,當水從底部的一個小出口慢慢流出時,浮標也一點點地下沉。浮標大概與一根圓桿相連接。圓桿在下沉時使指示柄隨之移動。通向水井的台階的磨損程度表明,每天都要給蓄水池倒滿水。 希臘世界也擁有較為精緻的水鍾,發明家亞歷山大的克特西比烏斯於公元前270年左右製造的水鍾即為一例。這台水鍾的水流由多個活塞進行精確控制,能驅動從響鈴和活動木偶到鳴禽等各種自動裝置——這或許就是最早的布穀鍾!雅典的「風之塔」是天文學家安德羅尼卡於公元前1世紀初所建,頂部有多座日身,內部有一隻復雜的水鍾,時間在刻度盤上顯示,圍繞刻度盤轉動的圓盤可顯示恆星運行和一年中太陽在各星座中間運行的軌跡。 古代作者對這些水鍾的影響作過充分的論證,講述了它們在不同背景下使用的情況。柏拉圖曾在公元前約330年撰文,把律師們說成是「受漏壺驅動……從無閑暇」的人。水鍾甚至開始影響到文學。「悲劇的長度,」亞里士多德抱怨說,「不該由漏壺……而應由與情節相適宜的東西來決定。」查看時鍾顯然已經受到嚴格的控制。水鍾在希臘和羅馬宮廷發揮了更為寶貴的作用,在那裡,水鍾被用來確保發言者講話不超時;如果議程臨時中斷,譬如中途研究一下文件,等等,就要用蠟將出水管堵住,直到發言重新開始。在羅馬舉行運動會時,水鍾被用來為賽跑計時。 後來,伊斯蘭世界製造了華麗的水鍾。哈里發哈倫·賴世德曾派使臣由巴格達啟程,將一台特別精緻的水鍾送往神聖羅馬帝國開國皇帝查理大帝(公元742-814年)的宮廷。11世紀,阿拉伯的工程師在西班牙的托萊多建造了一對大水鍾,鍾上有兩個容器,月滿時,水慢慢注滿,月缺時,水慢慢排干。這些水鍾結構精巧,歷時百年而無須校正。 西歐人一直宣稱,時鍾製造業的第二次飛躍——機械鍾的發明是由他們完成的。有一資料提到,1321年,在法蘭西魯昂附近的一座修道院內,大鍾上的一台機械曾奏出聖詩的曲調,而這台機械很可能是一隻時鍾。大約在同一時期,偉大的義大利詩人但丁在他的長詩《神曲》中明白無誤地描述過一隻引人注目的時鍾,而在1335年的大事年表中,也有一段文字首次提到米蘭聖戈特哈德教堂的一隻時鍾。 然而,在這些早期歐洲時鍾問世數百年之前,聰明絕頂的中國古人就已經發明了機械鍾。發明機械鍾是為了滿足精確記錄諸多皇位繼承人出生時刻的需要,這樣,御用占星家們就能夠確定天象對他們的影響,從中挑選最佳者繼承皇位。中國人在幾個世紀內開發了更為精確的水鍾,其中包括一種不用水而使用水銀的停表,但這些水鍾仍然不能滿足占星家們的特殊需要。 因此,在公元72年,佛教僧侶和數學家一行製作了一個有發條裝置、稱作「水運渾天俯視圖」的天文儀器。從這個名稱可以想見,水為之提供了動力——但機械原理對其運行起著調整的作用。遺憾的是,沒過幾年,這台用鋼鐵製造的機械便開始銹蝕;另外,那台時鍾也由於天氣寒冷引起內部結冰而出現種種問題。976年,張思訓用水銀替代水,建造了一台時鍾,但有關的詳細資料卻絕少傳世。 天文學家蘇頌按照宋朝英宗皇帝的詔令進行設計並於公元1090年建成的「水運儀象台」堪稱中古時代中國時鍾的登峰造極之作。他的裝置是一座天文鍾樓,高逾30英尺。頂部有一架體積龐大的球形天文儀器,即渾儀。渾儀為銅制,靠水力驅動,用於觀測星相。鍾樓內放置天球儀,即渾象,其運轉與上面的渾儀同步,故可隨時對兩者進行比較。鍾樓前面是一座木閣,分5層各開一門,無論白天黑夜,每隔一段時間,便有木人出現。木人擊鼓、搖鈴、打鍾、敲打樂器、出示時辰牌。所有木人都由巨大的報時裝置操縱。這架裝置則由巨大的樞輪提供動力,樞輪上有木輻挾持水斗,水從漏壺中滴入水斗,使整個儀器每個時辰前進一個水斗。 蘇頌的大時鍾從1090年起一直運轉到1126年;隨後被金朝拆開,運至北京,在那裡又運轉了幾年。蘇頌的「水運儀象台」是中古時代中國時鍾製造的登峰造極之作;遺憾的是,在後來的100年裡,由於戰爭的原因,這些技術沒有能夠最終保留下來。
② 古人是怎麼想到用流水來製成計時工具的水鍾的製作必需要解決什麼問問
水鍾在中國又叫做「刻漏」,「漏壺」。根據等時性原理滴水記時有兩種方法,一種是利用特殊容器記錄把水漏完的時間(泄水型),另一種是底部不開口的容器,記錄它用多少時間把水裝滿(受水型)。中國的水鍾,最先是泄水型,後來泄水型與受水型同時並用或兩者合一。自公元85年左右,浮子上裝有漏箭的受水型漏壺逐漸流行,甚至到處使用。
天文學家蘇頌按照宋朝英宗皇帝的詔令進行設計並於公元1090年建成的「水運儀象台」堪稱中古時代中國時鍾的登峰造極之作。他的裝置是一座天文鍾樓,高逾30英尺。頂部有一架體積龐大的球形天文儀器,即渾儀。渾儀為銅制,靠水力驅動,用於觀測星相。鍾樓內放置天球儀,即渾象,其運轉與上面的渾儀同步,故可隨時對兩者進行比較。鍾樓前面是一座木閣,分5層各開一門,無論白天黑夜,每隔一段時間,便有木人出現。木人擊鼓、搖鈴、打鍾、敲打樂器、出示時辰牌。所有木人都由巨大的報時裝置操縱。這架裝置則由巨大的樞輪提供動力,樞輪上有木輻挾持水斗,水從漏壺中滴入水斗,使整個儀器每個時辰前進一個水斗。
蘇頌的大時鍾從1090年起一直運轉到1126年;隨後被金朝拆開,運至北京,在那裡又運轉了幾年。蘇頌的「水運儀象台」是中古時代中國時鍾製造的登峰造極之作;遺憾的是,在後來的100年裡,由於戰爭的原因,這些技術沒有能夠最終保留下來。
③ 古人用的水鍾有哪些類型
根據等時性原理滴水記時有兩種方法,一種是利用特殊容器記錄把水漏完的時間(泄水型),另一種是底部不開口的容器,記錄它用多少時間把水裝滿(受水型)。
中國的水鍾,最先是泄水型,後來泄水型與受水型同時並用或兩者合一。自公元85年左右,浮子上裝有漏箭的受水型漏壺逐漸流行,甚至到處使用。
(3)觀察古人設計的水鍾裝置圖00未收錄未收錄未收錄擴展閱讀:
據埃及朝官阿門內姆哈特的墓誌銘記載,此人曾於公元前1500年前後發明了水鍾,一種"漏壺"。容器內的水面隨著水的流出而下降,據此測出過去了多少時間。這類時鍾對祭司特別有用,因為夜裡他們需要了解時間,不致錯過在神廟內舉行宗教儀式和獻技活動的既定時刻。
精度不一的各類鍾表至少已在人世間存在了4000年。埃及人是最早進行此類嘗試的民族,他們製作過星鍾圖,用它來查看哪顆星星已經升起,然後計算夜間的時刻。後來,他們造出了為白天計時的影鍾,隨著日出合日落,一條橫桿的影子逐漸越過一串記號。
法老塞提一世於公元前1300年前後統治埃及,在他的陵墓中就曾發現一套製造影鍾的器械。日晷就是以這種簡單的影鍾為原形製作的。羅馬人對今天我們所熟知的那種日晷加以改進,甚至製造過攜帶型旅行用鍾。
④ 古人的計時工具有哪些
中國古代的計時工具:
1、圭表:圭表中的「表」是一根垂直立在地面的標竿或石柱;「圭」是從表的跟腳上以水平位置伸向北方的一條石板。每當太陽轉到正南方向的時候,表影就落在圭面上。量出表影的長度,就可以推算出冬至、夏至等各節氣的時刻。表影最長的時候,冬至到了;表影最短的時候,夏至來臨了。它是我國創制最古老、使用最熟悉的一種天文儀器。
2、刻漏:又稱漏刻、漏壺。漏壺主要有泄水型和受水型兩類。早期的刻漏多為泄水型。水從漏壺底部側面流泄,格叉和關舌又上升,使浮在漏壺水面上的漏箭隨水面下降,由漏箭上的刻度指示時間。後來創造出受水型,水從漏壺以恆定的流量注入受水壺,浮在受水壺水面上的漏箭隨水面上升指示時間,提高了計時精度。
3、沙漏:宋濂(1310~1381)著《宋學士文集》記載了沙漏結構,有零件尺寸和減速齒輪各輪齒數,並說第五輪的軸梢沒有齒,而裝有指示時間的測景盤。
4、水運渾天儀:《新唐書·天文志》對唐開元十三年(725)僧一行和梁令瓚設計的渾天儀有較詳細的記述。儀器上分別裝有日、月兩個輪環,用水輪驅動渾象。渾象每天轉一周,日環轉1/365周,儀器還裝有兩個木偶,分別擊鼓報刻,是一座上狹下廣的木建築。
人類最早的計時器是公元前20000年,史前人類以在木棍和骨頭上刻標記的方式來計時。
中國古代計時器的創始時間不晚於戰國時代(公元前476~前222)。應用機械原理設計的計時器主要有兩大類,一類利用流體力學計時,有刻漏和後來出現的沙漏;一類採用機械傳動結構計時,有渾天儀、水運儀象台等。此外,還有應用天文原理(大都根據日影方向測定時間)計時的日晷,它也是中國最古老的計時器之一。
⑤ 實驗時流水呈線狀流出和古人設計的水鍾流水方式是一滴一滴往下流的,這兩種方式哪種更科學合理呢說一說
水鍾是整個古代世界報時的標准方式,它於公元前6世紀傳入中國。水鍾曾在雅典等城市成為一道常見的景觀,如今在這些城市中已發現公元前35年左右建造的「城鍾」的...
⑥ 福州至廈門動車有哪些站
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⑦ 製作一個滴水裝置用來記錄時間,該裝置必須符合哪些條件
用水測量時間教材分析:這是時間的測量單元的第三課。從教材編排看,本單元體現了人類測量時間從粗略到精準的過程,本課和下一課《我的水鍾》處在用太陽光影測量時間和用鍾擺計時之間,是人類計時發展史的認識的重要環節。本課和下一課共同構成這一環節,本課認識水鍾計時的原理,下一課利用這個原理創造(設計、製作)一個水鍾。本課教材陳引言外分為兩部分:第一部分「古代的水鍾」有兩個活動:第一個活動觀察認識古代的水鍾,以看圖的方式認識;第二個活動對古人用水鍾計時的原因的推測,(同時有學生的經驗也可能產生這樣的問題「水鍾製作必須解決什麼問題」;)由此引出下一個環節。第二部分「滴漏實驗」有三個活動:第一個活動通過反復滴漏一定量的水認識「在一定條件下滴漏一定量的水用的時間是相同的」;第二個活動推測並驗證用同樣的裝置(和第一個活動一樣)滴漏一定量的水(10ml、50ml)需要的時間,進一步認識第一個活動獲得的認知;第三個活動推測推測、觀察滴漏完全部300ml的水需要的時間。由第三個活動學生可以發現滴漏萬的時間和我們的推測時間案有差異,並且,學生也會發現滴漏中的一些現象:水位高,滴得快;水位低,滴得慢。由此,可以使學生產生新的問題:怎樣控制滴漏的速度一樣?這是教科書中54頁「水鍾製作必須解決什麼問題」的答案,既可以作為遺留問題是學生思考、解答,以促使學生解決問題能力的發展;也可以讓學生再次仔細觀察古代水鍾研究古人解決的辦法,以產生對古人智慧的崇敬之情,我們做後一種處理,因為學生有強烈的了解古人解決方法的願望。教材中56頁最後兩段是基於第三個活動能夠的一個拓展,目的在於進一步認識「在一定條件下滴漏一定量的水用的時間是相同的」,由於提供的材料不會產生水流的現象,所以可作為課外學生的一個興趣探究,在課堂予以忽略。學生情況預計通過「太陽鍾」的認識,學生已發現光影之所以能用來計時,是因為他們的運動時有規律的,學生已有初步的「有規律的運動的事物可以用來計時」的意識。並且,學生可能也會產生夜間計時方法的思考。學生在日常生活的經驗中對水流和滴水有一定的認識,可能會有部分學生知道水位高低會影響水流的速度或滴水的速度;滴漏孔大速度快,孔小速度慢。五年級的學生具有一定的科學探究能力,如仔細觀察的能力,根據現象作出一定解釋或推測的能力,試驗的能力等,學生也具備測量水量的基本技能;這些將有助於學生認識用水計時的原理。教學目標科學概念:在一定的裝置里,水能保持以穩定的速度往下流,人類根據這一特點製作水鍾用來計時。過程與方法:記錄100毫升水緩慢流完需要多少時間;根據記錄推測流10毫升、50毫升、300毫升分別需要多少時間;情感、態度、價值觀:認識到實驗觀察的重要性;激發研究用水計時的探究興趣。教學准備每個小組一個鐵架台、能裝300ml水的塑料瓶子(瓶蓋打孔:學生打孔可能存在孔過大的現象;統一打孔也可保持孔大小一致)、一個量筒、裝300毫升水的燒杯、秒錶,毛巾一塊。鐵架台用於固定塑料瓶子,以消除手持瓶子不穩定對水滴漏的影響;燒杯用來盛裝實驗後的水,用後可再次倒入塑料瓶子,以減少實驗用水量。不提供記錄單,記錄在書上相應位置,方便學生研究。教學中應例外提示學生的事項1、 固定瓶子的方法2、 實驗後的水,用後可再次倒入塑料瓶子,以減少實驗用水量。3、 秒錶的使用方法教學重點:通過滴漏實驗認識水鍾計時的原理教學難點:水位高低不同對滴漏速度的影響引起的學生的困惑教學過程設計思路這節課是典型的學生產生問題,然後經由實驗觀察現象解決問題的過程。先由學生觀察圖片-古代的水鍾,產生水鍾用什麼原理計時這一問題,然後由學生觀察滴漏現象,認識水鍾滴漏計時的原理。重點放在滴漏實驗觀察上。在滴漏實驗觀察中,可能會出現滴漏速度不一的情況,要求學生注意裝置的一致性。學生在座300ml的實驗中,會有疑問產生,這也是一個難點,通過學生討論來突破這一難點。教學流程教師和學生活動意圖關注引入教師:我們知道了利用太陽光和影子有規律的變化來計時,但是夜晚沒有陽光的時候人們也利用了各種各樣的方法來計時,比如用燃香、沙漏等辦法,人們也利用水來計時。古人是怎樣用水計時的呢?由教師的介紹引發對水計時的認知興趣學生的課外經驗和知識對意圖的干擾看圖認識古代的水鍾教師:我們看看書上54頁的三個水鍾,想想這些水鍾是怎樣計時的。學生觀察並在小組內討論。初步認識古代的水鍾,對水鍾的計時原理有一個初步的想法學生是否認真觀察和思考及學生的經驗討論:水鍾計時的原理學生簡單交流自己的初步想法,也可提出自己產生的新的疑問。引出下一環節不可讓討論展開,適當控制。滴漏100ml水所需時間的觀察A、教師:我們用實驗來研究一下水鍾是根據什麼規律來計時的。B、介紹實驗方法和注意事項:1、介紹材料並介紹材料用途,詳細介紹鐵架台固定瓶子的方法和秒錶的使用方法2、實驗多做幾次,每次都要求記錄在書上55頁上方圖的左方,方法為:1: 2: 3: 。。。。。。3、一次實驗後的水,再次倒入塑料瓶子,可保證各次實驗一致,並且可以減少實驗用水量C、學生實驗、記錄D、小組分析實驗結果,初步得出規律E、全班交流得到的規律認識水鍾的計時原理:在一定的裝置里,水能保持以穩定的速度往下流,學生多次實驗中裝置的設置是否一致學生實驗中計時的准確性預測及驗證滴漏10ml、50ml水所需時間的觀察A、教師:我們知道了在一定的裝置里,100ml的水流完的時間是一樣的,那麼我們能不能推測用我們剛才實驗的裝置流完10ml、50ml所用的時間呢?B、學生推測C、教師:我們用實驗驗證一下我們的推測。介紹注意事項:1、實驗裝置和剛才測100ml流完的裝置完全一樣2、記錄在教材55頁中間空白處,方法為:10ml: , 50ml: , 逗號前計預測,逗號後記試驗結果。D、學生實驗並記錄E、全班交流:和我們的推測一致嗎?這說明什麼?進一步認識水鍾的計時原理:在一定的裝置里,水能保持以穩定的速度往下流,學生實驗中裝置的設置是否和滴漏100ml一致;學生實驗中計時的准確性預測及驗證滴漏300ml水所需時間的觀察A、教師:我們來推測一下漏完300ml水所需要的時間,並用剛才的方法驗證一下,這次要求特別注意滴漏的過程。葉和剛才記錄的方法記錄在50ml的後方。B、學生實驗、觀察C、學生交流並嘗試解釋這種現象。E、教師根據學生的解釋作講解,可能會有學生說到孔的大小一個影響滴漏速度,此時應加以說明。F、教師:這該怎麼解決呢?古人有是怎樣解決的呢?建議大家在仔細看看古人的水鍾。G、、簡單交流學生的看法,也可根據學生情況作簡單介紹。了解水位對水鍾計時的影響及古人的解決之法學生的生活經驗和已有知識由困惑產生的解決問題的慾望學生產生的困惑的解決小結教師:我們認識了水鍾計時的原理,這種方法計時不僅可以計夜間的時間,而且,也比用太陽鍾計時要准確,這是人類計時上的一個巨大進步,它比太陽鍾的出現晚了一百多年。你們想不想自己做一個水鍾呢?下次科學課我們就做一個水鍾,大家可以設計一下自己的水鍾。激起製作水鍾的願望學生是否有製作水鍾的願望
⑧ 古人都有哪些計時的方法
人類最早使用的計時儀器是利用太陽的射影長短和方向來判斷時間的。前者稱為圭表,用來測量日中時間、定四季和辨方位;後者稱為日晷,用來測量時間。二者統稱為太陽鍾。
公元前1300~前1027年,中國殷商時期的甲骨文,已有使用圭表的記載。《詩經·國風·定之方中》篇有,「定之方中,作於楚宮。揆之以日,作於楚室……」。確切記載使用圭表的時間為公元前659年。
圭表等太陽鍾在陰天或夜間就失去效用。為此人們又發明了漏壺和沙漏、油燈鍾和蠟燭鍾等計時儀器。
中國古代應用機械原理設計的計時器主要有兩大類,一類利用流體力學計時,有刻漏和後來出現的沙漏;一類採用機械傳動結構計時,有渾天儀、水運儀象台等。此外,還有應用天文原理(大都根據日影方向測定時間)計時的日晷,它也是中國最古老的計時器之一。
日晷、水鍾、沙漏
圭表、各種日晷、以滴水多寡來計時的各種水鍾,還有沙鍾、火鍾、蠟燭鍾、輥彈漏刻千章銅漏、延佑滴漏、龍舟香漏、火龍出水、赤道式日晷、赤道經緯儀、渾儀等
圭表
圭表中的「表」是一根垂直立在地面的標竿或石柱;「圭」是從表的跟腳上以水平位置伸向北方的一條石板。每當太陽轉到正南方向的時候,表影就落在圭面上。量出表影的長度,就可以推算出冬至、夏至等各節氣的時刻。表影最長的時候,冬至到了;表影最短的時候,夏至來臨了。它是我國創制最古老、使用最熟悉的一種天文儀器。
日晷
日晷也是通過觀測日影計時的儀器,主要是根據日影的位置以確定當時的時辰或刻數。從出土文物來看,漢以前已使用日晷,在機械鍾表傳入中國之前,日晷一直是通常使用的計時器。日晷的主要部件是由一根晷針和刻有刻線的晷面組成,隨著太陽在天空運行,晷針的投影像鍾表的指針一樣在晷面上移動,就可以指示時辰。
漏刻
圭表和漏刻都是用太陽的影子計算時間的,然而遇到了陰雨天或黑夜便失去作用了,於是一種白天黑夜都能計時的水鍾便應運而生,這就是漏刻。漏,是指漏壺;刻,是指刻箭。箭,則是標有時間刻度的標尺。漏刻是以壺盛水,利用水均衡滴漏原理,觀測壺中刻箭上顯示的數據來計算時間。作為計時器,漏刻的使用比日晷更為普遍。我國古代諸多文人騷客留下了許多有關漏刻的富有詩情畫意的章句。如唐代詩人李賀:「似將海水添宮漏,共滴長門一夜長。」宋代蘇軾:「缺月掛疏桐,漏斷人初靜。」在機械鍾表傳入中國之前,漏刻是我國使用最普遍的一種計時器。
刻漏
又稱漏刻、漏壺。漏壺主要有泄水型和受水型兩類。早期的刻漏多為泄水型。水從漏壺底部側面流泄,格叉和關舌又上升,使浮在漏壺水面上的漏箭隨水面下降,由漏箭上的刻度指示時間。後來創造出受水型,水從漏壺以恆定的流量注入受水壺,浮在受水壺水面上的漏箭隨水面上升指示時間,提高了計時精度。
為了獲得恆定的流量,首先應使漏壺的水位保持恆定。其次,向受水壺注水的水管截面面積必須固定,水管採用「渴烏」(虹吸)原理,便於調整和修理。有兩種保持水位恆定或接近恆定的方法,均見於宋代楊甲著《六經圖》(刊於1153年)中的「齊國風挈壺氏圖」。圖中「唐制呂才(約公元600~650)定」刻漏是在漏壺上方加幾個補償壺,「今制燕肅(1030)定」刻漏採用溢流法,深四寸。多餘的水由平水壺(下匱)通過竹注筒流入減水盎。燕肅創制的漏壺叫蓮花漏,北宋時曾風行各地。
《全上古三代秦漢三國六朝文·全後漢文》中在桓譚(卒於公元56年)的文章里說刻漏度數因干、濕、冷、暖而異,在白天和夜間需要分別參照日晷和星宿核對。當時已認識到水溫和空氣濕度對刻漏計時精度的影響。
刻漏的最早記載見於《周禮》。已出土的文物中最古老的刻漏是西漢遺物,共3件,均為泄水型。其中以1976年內蒙古自治區伊克昭盟杭錦旗出土的青銅漏壺最為完整,並刻有明確紀年。比較完整的傳世刻漏有兩個,均為受水型:一個在北京中國歷史博物館,是元代延祐三年(1316)造;一個在北京故宮博物院,是清代製造。
沙漏
因刻漏冬天水易結冰,故有改用流沙驅動的。《明史·天文志》載明初詹希元創造了「五輪沙漏」。後來周述學加大了流沙孔,以防堵塞,改用六個輪子。宋濂(1310~1381)著《宋學士文集》記載了沙漏結構,有零件尺寸和減速齒輪各輪齒數,並說第五輪的軸梢沒有齒,而裝有指示時間的測景盤。
渾天儀
古代文獻中有漢武帝時(公元前140~前87)洛下閎、鮮於妄人作渾天儀之說,但未提到它的結構。《晉書·天文志》記載東漢張衡 (公元78~139)製造渾天儀,說在密室中用漏水驅動,儀器指示的星辰出沒時間與天文觀察的結果相符。《新唐書·天文志》對唐開元十三年(725)僧一行和梁令瓚設計的渾天儀有較詳細的記述。儀器上分別裝有日、月兩個輪環,用水輪驅動渾象。渾象每天轉一周,日環轉1/365周,儀器還裝有兩個木偶,分別擊鼓報刻,是一座上狹下廣的木建築。
水運儀象台
為北宋元祐三年(1088)蘇頌、韓公廉等人所制。他們於紹聖(1094~1097)初年著《新儀象法要》,載有總圖和部件圖多幅。這台水運儀象台高三丈五尺余, 寬二丈一尺,是一座上狹下廣的木建築。台的下層有提水裝置,由人力推動河車,帶動升水上輪和下輪(筒車),將水提到天河(受水槽),注入天池(蓄水池)。台中平水壺保持水位恆定,並通過一定截面的水管向樞輪(水輪)上的受水壺流泄恆定流量的水,推動樞輪。樞輪通過傳動齒輪帶動晝夜機輪、渾象和渾儀。
水運儀象台有一套比較復雜的齒輪傳動系統。 在樞輪的上方和圓周旁有「天衡」裝置──擒縱機構,這是計時機械史上一項重大創造,它把樞輪的連續旋轉運動變為間歇旋轉運動。
大明燈漏
1276年,中國元代的郭守敬製成大明燈漏。它是利用水力驅動,通過齒輪系及相當復雜的凸輪機構,帶動木偶進行「一刻鳴鍾、二刻鼓、三鉦、四鐃」的自動報時。