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设计制作水钟装置

发布时间:2022-05-27 15:30:59

『壹』 制作水钟的原理是什么

水钟在中国又叫做“刻漏”,“漏壶”。根据等时性原理滴水记时有两种内方法,一容种是利用特殊容器记录把水漏完的时间(泄水型),另一种是底部不开口的容器,记录它用多少时间把水装满(受水型)。中国的水钟,最先是泄水型,后来泄水型与受水型同时并用或两者合一。自公元85年左右,浮子上装有漏箭的受水型漏壶逐渐流行,甚至到处使用。

大约在1000多年以前,希腊人首先制造了较为精巧的水钟。
它的原理是这样的:贮水壶上部一侧有个小孔,多余的水可以从这个小孔溢出,这样就能保持固定的水平面,保持恒定的压力。水从贮水壶下部的小孔流出,注入受水壶。受水壶内有一浮舟。浮舟上装有“护钟神”——箭竿。受水壶中的水达到某一高度时,通过虹吸管使水注入旋转的平衡轮(它由于自身的重量而转动),驱使一列齿轮转动,从而按照昼夜的长短把计时用的鼓状圆筒带到新位置。随受水壶水面高度的变化,“护钟神”就在圆筒刻线上指出时辰。这些刻线是不等长的,有些还是斜的,以便指示出冬季里一天的时辰。

『贰』 制作一个受水型计时器画图实验记录有设计课题设计人员需要的材料 设计方法步

摘要 工具材料:

『叁』 怎样设计制作一个每分钟滴60滴水的水钟

用针在一次性纸杯底部开一个小细孔,在杯中装一定量的水,借助秒表测量水全部漏完需要多少时间,然后根据情况相应调整水量 例: 师:在一次性塑料杯里装入70ml的水,在杯底用针戳一个孔,这时水就会从孔中漏出,这个就是滴漏。

『肆』 古人是怎么想到用流水来制成计时工具的水钟的制作必需要解决什么问问

水钟在中国又叫做“刻漏”,“漏壶”。根据等时性原理滴水记时有两种方法,一种是利用特殊容器记录把水漏完的时间(泄水型),另一种是底部不开口的容器,记录它用多少时间把水装满(受水型)。中国的水钟,最先是泄水型,后来泄水型与受水型同时并用或两者合一。自公元85年左右,浮子上装有漏箭的受水型漏壶逐渐流行,甚至到处使用。
天文学家苏颂按照宋朝英宗皇帝的诏令进行设计并于公元1090年建成的“水运仪象台”堪称中古时代中国时钟的登峰造极之作。他的装置是一座天文钟楼,高逾30英尺。顶部有一架体积庞大的球形天文仪器,即浑仪。浑仪为铜制,靠水力驱动,用于观测星相。钟楼内放置天球仪,即浑象,其运转与上面的浑仪同步,故可随时对两者进行比较。钟楼前面是一座木阁,分5层各开一门,无论白天黑夜,每隔一段时间,便有木人出现。木人击鼓、摇铃、打钟、敲打乐器、出示时辰牌。所有木人都由巨大的报时装置操纵。这架装置则由巨大的枢轮提供动力,枢轮上有木辐挟持水斗,水从漏壶中滴入水斗,使整个仪器每个时辰前进一个水斗。
苏颂的大时钟从1090年起一直运转到1126年;随后被金朝拆开,运至北京,在那里又运转了几年。苏颂的“水运仪象台”是中古时代中国时钟制造的登峰造极之作;遗憾的是,在后来的100年里,由于战争的原因,这些技术没有能够最终保留下来。

『伍』 科学小论文水钟怎么写

比如:五下《我的水钟》,要求课外学生动手设计制作“水钟”,家长对孩子的作品进行 成长记录袋的内容非常宽泛,可以是学习方面的笔记、图画、实验报告、科学小论文等, 例如:在三年级的科学课《金鱼》上,我说:“同学们,你们知道观察到的金鱼是怎么吃
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『陆』 制作一个滴水装置用来记录时间,该装置必须符合哪些条件

用水测量时间教材分析:这是时间的测量单元的第三课。从教材编排看,本单元体现了人类测量时间从粗略到精准的过程,本课和下一课《我的水钟》处在用太阳光影测量时间和用钟摆计时之间,是人类计时发展史的认识的重要环节。本课和下一课共同构成这一环节,本课认识水钟计时的原理,下一课利用这个原理创造(设计、制作)一个水钟。本课教材陈引言外分为两部分:第一部分“古代的水钟”有两个活动:第一个活动观察认识古代的水钟,以看图的方式认识;第二个活动对古人用水钟计时的原因的推测,(同时有学生的经验也可能产生这样的问题“水钟制作必须解决什么问题”;)由此引出下一个环节。第二部分“滴漏实验”有三个活动:第一个活动通过反复滴漏一定量的水认识“在一定条件下滴漏一定量的水用的时间是相同的”;第二个活动推测并验证用同样的装置(和第一个活动一样)滴漏一定量的水(10ml、50ml)需要的时间,进一步认识第一个活动获得的认知;第三个活动推测推测、观察滴漏完全部300ml的水需要的时间。由第三个活动学生可以发现滴漏万的时间和我们的推测时间案有差异,并且,学生也会发现滴漏中的一些现象:水位高,滴得快;水位低,滴得慢。由此,可以使学生产生新的问题:怎样控制滴漏的速度一样?这是教科书中54页“水钟制作必须解决什么问题”的答案,既可以作为遗留问题是学生思考、解答,以促使学生解决问题能力的发展;也可以让学生再次仔细观察古代水钟研究古人解决的办法,以产生对古人智慧的崇敬之情,我们做后一种处理,因为学生有强烈的了解古人解决方法的愿望。教材中56页最后两段是基于第三个活动能够的一个拓展,目的在于进一步认识“在一定条件下滴漏一定量的水用的时间是相同的”,由于提供的材料不会产生水流的现象,所以可作为课外学生的一个兴趣探究,在课堂予以忽略。学生情况预计通过“太阳钟”的认识,学生已发现光影之所以能用来计时,是因为他们的运动时有规律的,学生已有初步的“有规律的运动的事物可以用来计时”的意识。并且,学生可能也会产生夜间计时方法的思考。学生在日常生活的经验中对水流和滴水有一定的认识,可能会有部分学生知道水位高低会影响水流的速度或滴水的速度;滴漏孔大速度快,孔小速度慢。五年级的学生具有一定的科学探究能力,如仔细观察的能力,根据现象作出一定解释或推测的能力,试验的能力等,学生也具备测量水量的基本技能;这些将有助于学生认识用水计时的原理。教学目标科学概念:在一定的装置里,水能保持以稳定的速度往下流,人类根据这一特点制作水钟用来计时。过程与方法:记录100毫升水缓慢流完需要多少时间;根据记录推测流10毫升、50毫升、300毫升分别需要多少时间;情感、态度、价值观:认识到实验观察的重要性;激发研究用水计时的探究兴趣。教学准备每个小组一个铁架台、能装300ml水的塑料瓶子(瓶盖打孔:学生打孔可能存在孔过大的现象;统一打孔也可保持孔大小一致)、一个量筒、装300毫升水的烧杯、秒表,毛巾一块。铁架台用于固定塑料瓶子,以消除手持瓶子不稳定对水滴漏的影响;烧杯用来盛装实验后的水,用后可再次倒入塑料瓶子,以减少实验用水量。不提供记录单,记录在书上相应位置,方便学生研究。教学中应例外提示学生的事项1、 固定瓶子的方法2、 实验后的水,用后可再次倒入塑料瓶子,以减少实验用水量。3、 秒表的使用方法教学重点:通过滴漏实验认识水钟计时的原理教学难点:水位高低不同对滴漏速度的影响引起的学生的困惑教学过程设计思路这节课是典型的学生产生问题,然后经由实验观察现象解决问题的过程。先由学生观察图片-古代的水钟,产生水钟用什么原理计时这一问题,然后由学生观察滴漏现象,认识水钟滴漏计时的原理。重点放在滴漏实验观察上。在滴漏实验观察中,可能会出现滴漏速度不一的情况,要求学生注意装置的一致性。学生在座300ml的实验中,会有疑问产生,这也是一个难点,通过学生讨论来突破这一难点。教学流程教师和学生活动意图关注引入教师:我们知道了利用太阳光和影子有规律的变化来计时,但是夜晚没有阳光的时候人们也利用了各种各样的方法来计时,比如用燃香、沙漏等办法,人们也利用水来计时。古人是怎样用水计时的呢?由教师的介绍引发对水计时的认知兴趣学生的课外经验和知识对意图的干扰看图认识古代的水钟教师:我们看看书上54页的三个水钟,想想这些水钟是怎样计时的。学生观察并在小组内讨论。初步认识古代的水钟,对水钟的计时原理有一个初步的想法学生是否认真观察和思考及学生的经验讨论:水钟计时的原理学生简单交流自己的初步想法,也可提出自己产生的新的疑问。引出下一环节不可让讨论展开,适当控制。滴漏100ml水所需时间的观察A、教师:我们用实验来研究一下水钟是根据什么规律来计时的。B、介绍实验方法和注意事项:1、介绍材料并介绍材料用途,详细介绍铁架台固定瓶子的方法和秒表的使用方法2、实验多做几次,每次都要求记录在书上55页上方图的左方,方法为:1: 2: 3: 。。。。。。3、一次实验后的水,再次倒入塑料瓶子,可保证各次实验一致,并且可以减少实验用水量C、学生实验、记录D、小组分析实验结果,初步得出规律E、全班交流得到的规律认识水钟的计时原理:在一定的装置里,水能保持以稳定的速度往下流,学生多次实验中装置的设置是否一致学生实验中计时的准确性预测及验证滴漏10ml、50ml水所需时间的观察A、教师:我们知道了在一定的装置里,100ml的水流完的时间是一样的,那么我们能不能推测用我们刚才实验的装置流完10ml、50ml所用的时间呢?B、学生推测C、教师:我们用实验验证一下我们的推测。介绍注意事项:1、实验装置和刚才测100ml流完的装置完全一样2、记录在教材55页中间空白处,方法为:10ml: , 50ml: , 逗号前计预测,逗号后记试验结果。D、学生实验并记录E、全班交流:和我们的推测一致吗?这说明什么?进一步认识水钟的计时原理:在一定的装置里,水能保持以稳定的速度往下流,学生实验中装置的设置是否和滴漏100ml一致;学生实验中计时的准确性预测及验证滴漏300ml水所需时间的观察A、教师:我们来推测一下漏完300ml水所需要的时间,并用刚才的方法验证一下,这次要求特别注意滴漏的过程。叶和刚才记录的方法记录在50ml的后方。B、学生实验、观察C、学生交流并尝试解释这种现象。E、教师根据学生的解释作讲解,可能会有学生说到孔的大小一个影响滴漏速度,此时应加以说明。F、教师:这该怎么解决呢?古人有是怎样解决的呢?建议大家在仔细看看古人的水钟。G、、简单交流学生的看法,也可根据学生情况作简单介绍。了解水位对水钟计时的影响及古人的解决之法学生的生活经验和已有知识由困惑产生的解决问题的欲望学生产生的困惑的解决小结教师:我们认识了水钟计时的原理,这种方法计时不仅可以计夜间的时间,而且,也比用太阳钟计时要准确,这是人类计时上的一个巨大进步,它比太阳钟的出现晚了一百多年。你们想不想自己做一个水钟呢?下次科学课我们就做一个水钟,大家可以设计一下自己的水钟。激起制作水钟的愿望学生是否有制作水钟的愿望

『柒』 制造泄水型水钟的原理是什么我要用作业帮帮助我学习这个问题谢谢

水钟工作原理
要讲“泄水型”、受水型 具有自动报时装置的水钟被认为是韩国科学史上的一大成就。其工作原理是利用水量来测量时间。
水钟有大、中、小三个容器。把水注入最上面的、也是最大的容器中,水就会自动往下流。当最下面的、最小的容器中的水位不断升高并达到一定高度时,容器中的木条触动方木,方木中的小金属球就一路向下滚动,触动与铜锣、鼓和钟相连的大球。因而,每20分钟铜锣响一次,每100分钟鼓响一次,而每两小时也就是一个时辰,钟就响一次。在钟响的同时,水钟窗口也会显现出代表十二个时辰的标志形象。
古代的计时器“水钟”( 在中国叫作“刻漏”,也叫“漏壶” )。据古代锲形文字记载和从埃及古墓出土的实物可以看到,巴比伦和埃及在公元前1500年以前便已有很长的水钟使用历史了。约在公元前三世纪中叶,亚历山大里亚城的斯提西比乌斯(Ctesibius)首先在受水壶中使用了浮子(phellossive tympanum)。按迪尔斯(Diels)本世纪初复原的样品,注入的水是由圆锥形的浮子节制的。而这种节制方式即已含有负反馈的思想 (尽管当时并不明确)。[1]中国有着灿烂的古代文明。中 国古代的科学家们对水钟十分得重视,并进行了长期的研究。据<<周礼>>记载,约在公元前 500年,中国的军队中即已用漏壶作为计时的装置。约在公元120年,著名的科学家张衡 (78-139,东汉)又提出了用补偿壶解决随水头降低计时不准确问题的巧妙方法。在他的“漏水转浑天仪”中,不仅有浮子,漏箭,还有虹吸管和至少一个补偿壶。最有名的中国水钟“铜壶滴漏”由铜匠杜子盛和洗运行建造于公元1316年(元代延佑三年),并一直连续使用到1900年。现保存在广州市博物馆中,但仍能使用。[2][3]北宋时期,苏颂等于1086年-1090年在开封建成“水运仪象台”。仪象台上的浑仪附有窥管,能够相当准确地跟踪天体的运行,“使它自动地保持在窥管的视场中”。这种仪象台的动力装置中就利用了“从定水位漏壶中流出的水,并由擒纵器(天关、天锁)加以控制”。苏颂把时钟机械和观测用浑仪结合起来,这比西方罗伯特.胡克早六个世纪。

『捌』 古代雅典的水时计时器

马里奥特瓶水钟,瓶的上 端留有两个孔,其一为注水孔,平时用橡胶 塞盖紧,另一为通气孔,插入中空的玻璃管, 且玻璃管A 处压强恒等于大气压;下端B 处 为出水口,则 AB 间的压强差恒定。当瓶内 水位高于A 处时,因为 AB 两点高度差(即 为公式1 中的H)固定,所以流速恒定。 马里奥特瓶水钟的定标曲线如图6,此 时从马里奥特瓶流出的水的累积质量与时 间呈线性关系,斜率即单位时间的流量,单 位 g/s。线性回归系数为 0.99998,线性良 好。说明马里奥特瓶的单位时间出水流量是 均匀的,且比“多级漏壶”的更为均匀。 图6 马里奥特瓶定标 3 输出转化 最后选择马里奥特瓶和烧杯组合做成 水钟,其时间的输出转化有两种方式,即滴 水计数法与质量法。 3.1 滴水计数法水钟 图7 滴水计数法水钟装置图 将马里奥特瓶与多级漏壶组合,图7 为 滴水计时法水钟装置,将输出的水流调节为 匀速的很小的一滴一滴,使其滴落在铜丝 上,当有水滴滴经铜丝时,电路联通,当水 滴继续向下滴落,电路断开。因此每当水滴 滴落就会有一个电脉冲信号,将此脉冲信号 输入到单片机中,则可得到如图8 所示的定 标曲线,水滴序数与累计时间呈线性关系, 线性回归系数近似为1,线性良好,斜率表 示每滴水之间的时间间隔,即水流是匀速 的。通过单片机程序,我们可以对水滴进行 计数,水钟输出的时间即为水滴数×时间间 隔。 利用2.5L 马里奥特瓶和烧杯制作的水钟 计时时长为15 分钟,累计误差6 秒。 图8 滴水计数法水钟定标曲线 3.2 质量法水钟 图9 质量法水钟装置图 装置如图9,将马里奥特瓶作为匀速水 流输出装置,输出的水用电子天平即时称 重,电子天平连接单片机将质量数据输入到 单片机内。根据图6中马里奥特瓶定标曲线, 可知此装置的单位时间出水流量(g/s),则 水钟输出的时间为即时质量÷单位时间出 水流量。 利用 2.5L 马里奥特瓶加烧杯通过此方 法制作的水钟计时时长为 10 分钟,全程累 计误差2 至3 秒。 4 温度修正 由于流速随着温度变化而变化,所以我 们需要对匀速水流装置进行温度修正。 首先需要对匀速水量装置进行保温改 进,包裹上保温棉。因为计时过程较短,所 以我们可以近似的认为水钟运行过程中水 温恒定。 其次,在图 10 的装置中,将热敏电阻 置于待测液体中,随着液体温度的升高,热 敏电阻阻值减小,电压不变的情况下,恒定 电阻两端电压升高,将恒定电阻两端电压信 号输入单片机,温度的大小就可以转变为电 子信号。 图10 温度修正装置图 改变液体的温度,可测得单位时间出水 流量随温度变化的规律,结果见图11。 图11 单位时间流量随温度变化规律 图12 质量法程序流程图 那么,以质量法为例,程序流程图如图 12,程序开始时,首先通过温度传感器获得 一个温度信号,在单片机中,利用温度-单 位时间水流量函数,我们可以知道对应该温 度的单位时间内出水流量是多少。从电子天 平即时传送过来的质量÷此温度下对应的 单位时间出水流量,即为水钟输出的时间。 随着流出水不断的匀速增多,水钟就如此循 环地运行着,时间匀速递增。

『玖』 在设计制作水钟时,你碰到了什么问 题,你是怎么解决的

1.我做的时候发现,每次滴水的地方都不一样,所以我就在水钟上标了刻度,如果是底下有凹凸,就在凹凸上标0刻度。而且还要在放水的地方标上0刻度,否则会不精确。
2.水钟是滴水的,而不是漏的,如果漏了,就换一个瓶盖,并在新的瓶盖上打一个小孔。(用绣花针放在火上烤一下,并轻轻地在瓶盖上打一个小孔就好了)

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