古代计时器.pptx

時間的測量時間的測量一天中，有哪些事情是在固定一天中，有哪些事情是在固定的時間做的？的時間做的？起床、上學、上下課時間、起床、上學、上下課時間、用餐、放學、睡覺、節目播用餐、放學、睡覺、節目播出時間、才藝課程出時間、才藝課程活動一：時間與生活活動一：時間與生活P.6活動一：時間與生活活動一：時間與生活一年中有哪些節日是在固定的日一年中有哪些節日是在固定的日期？期？各種節日及民俗節慶各種節日及民俗節慶。哪些工具可以來幫助自己知道時哪些工具可以來幫助自己知道時間到了呢？間到了呢？鐘、錶、課表、日曆、月曆等鐘、錶、課表、日曆、月曆等計時工具計時工具P.6時間測量的故事時間測量的故事根據記載，很早很早以前的人，可根據記載，很早很早以前的人，可能是用能是用陽光下的影子陽光下的影子來推斷白天的來推斷白天的時間；因為陽光會使影子的長度及時間；因為陽光會使影子的長度及方向改變，看影子的人便知道今天方向改變，看影子的人便知道今天的白天過去了多少。的白天過去了多少。古時候沒有發明鐘以前，人們古時候沒有發明鐘以前，人們如何量度時間呢？如何量度時間呢？四千年前，巴比倫人居住在兩河流域，一四千年前，巴比倫人居住在兩河流域，一年四季陽光充足，且因農業上的需要，巴年四季陽光充足，且因農業上的需要，巴比倫人製造了比倫人製造了日晷日晷。日晷構造包括。日晷構造包括一一根晷針根晷針，和，和刻有時刻線的晷面刻有時刻線的晷面。把晷面放。把晷面放在陽光下，在陽光下，晷針的影子落在晷針的影子落在晷面上晷面上，人們就由，人們就由影子所在的刻線而得知時間。影子所在的刻線而得知時間。時間測量的故事時間測量的故事陽光下的影子陽光下的影子 在西方在西方AEEA天文教育資訊網天文教育資訊網http:/aeea.nmns.edu.tw/index1.html圭表與日晷圭表與日晷動畫請連結動畫請連結AEEA天文教育資訊網天文教育資訊網中國古代利用中國古代利用日光日光來看時間的，先在來看時間的，先在圓石盤上刻好了子、丑、寅、卯、辰、圓石盤上刻好了子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥巳、午、未、申、酉、戌、亥 十二個十二個時辰時辰(每一個時辰等於現在二個小時每一個時辰等於現在二個小時)。圓盤中間，圓盤中間，豎立一根中間有細縫的石豎立一根中間有細縫的石針針，從，從陽光穿過針縫射在圓盤上光點陽光穿過針縫射在圓盤上光點的位置的位置，就可以看出時間來。，就可以看出時間來。時間測量的故事時間測量的故事陽光下的影子陽光下的影子 在東方在東方圖片來源：國立自然博物館圖片來源：國立自然博物館天文地學天文地學http:/web2.nmns.edu.tw/Web-Title/china/A-1.htm沙漏漏刻沙漏漏刻時間測量的故事時間測量的故事利用粒度均勻的物質，以其流出的份量利用粒度均勻的物質，以其流出的份量來測時間。來測時間。北京故宫博物院的銅壺漏刻北京故宫博物院的銅壺漏刻是公元是公元1745年製造的年製造的資料來源：資料來源：http:/zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B2%99%E6%BC%8F漏刻，是古中國的漏刻，是古中國的水鐘水鐘，以水量，以水量的變化來計量時間，自周朝以來，的變化來計量時間，自周朝以來，歷代都設有專職機構負責管理與歷代都設有專職機構負責管理與開發，民間應用也相當普及，是開發，民間應用也相當普及，是古中國最重要而普遍的計時器。古中國最重要而普遍的計時器。資料來源：資料來源：小叮噹科學遊樂區小叮噹科學遊樂區:科學小百科科學小百科:http:/www.ding-.tw/main06_1_8a.htm測量時間的故事測量時間的故事漏刻是中國創製的，發明的人及漏刻是中國創製的，發明的人及發明的年代都無法考證，但在古書典發明的年代都無法考證，但在古書典籍上可發現，周禮夏官有契壼氏籍上可發現，周禮夏官有契壼氏的官制，專司時間，可能就是利用兩的官制，專司時間，可能就是利用兩個銅或陶製的壼成為一組，穿過微小個銅或陶製的壼成為一組，穿過微小的孔，使上壼的的孔，使上壼的水水流到下壼，從壼邊流到下壼，從壼邊的刻度來辨認時間。的刻度來辨認時間。漏漏(漏壺漏壺)刻刻(刻箭刻箭)是利用水量多是利用水量多少來計量時間的儀器。少來計量時間的儀器。漏刻是全天候漏刻是全天候計時儀器，計時儀器，能彌補日晷受太陽有沒有能彌補日晷受太陽有沒有露臉露臉(陰晴陰晴)、或晝夜的局限、或晝夜的局限，是我國，是我國古代重要的計時器。古代重要的計時器。古代計時器漏古代計時器漏壺壺(如上圖是元代的銅壺滴漏如上圖是元代的銅壺滴漏)相當相當於現代的鐘錶於現代的鐘錶http:/aeea.nmns.edu.tw/2002/0201/ap020127.html資料來源：AEEA天文教育資訊網測量時間的故事測量時間的故事沙漏的原理和漏刻相像，漏刻有一沙漏的原理和漏刻相像，漏刻有一壞處，在壞處，在氣候氣候寒冷時壺內水份會變冷甚寒冷時壺內水份會變冷甚致結致結冰冰，以致流速極慢或不流，但用水，以致流速極慢或不流，但用水銀又過於昂貴，因而改用銀又過於昂貴，因而改用沙沙代替水，並代替水，並將之簡化，稱之為沙漏。將之簡化，稱之為沙漏。古人古人斐迪南斐迪南麥哲倫麥哲倫的航行中，他就在他的每一艘的航行中，他就在他的每一艘船船上放置上放置18個沙漏個沙漏，用以計算時間及紀錄日誌，用以計算時間及紀錄日誌資料來源：資料來源：http:/zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B2%99%E6%BC%8F時間測量的故事時間測量的故事時間測量的故事時間測量的故事計時儀器的發展計時儀器的發展日光鐘日光鐘水鐘水鐘沙鐘沙鐘機械鐘。機械鐘。前三種是古代所用的，機械鐘現已廣泛前三種是古代所用的，機械鐘現已廣泛被人們採用，成為人們生活中不可缺少被人們採用，成為人們生活中不可缺少的一份。的一份。1504年，華耳(Walther)發明機械時鐘。上圖左方是加裝24小時羅馬數字裝置的機械時鐘。1583年，伽利略發現單擺周期運動特性。1656年，惠更斯發明具擺錘的天文鐘。1736年，哈利遜發明具經度的航海計時鐘。華耳發明機械時鐘。伽利略伽利略是是1616世紀到世紀到1717世紀的科學家，現世紀的科學家，現代人熟悉的鐘錶，是運用伽利略所發明代人熟悉的鐘錶，是運用伽利略所發明的單擺理論而發明的。他在的單擺理論而發明的。他在2020歲左右進歲左右進入醫學院求學，學到一個基本概念，就入醫學院求學，學到一個基本概念，就是是人的脈搏人的脈搏可以當作計時的單位。可以當作計時的單位。有一天，據說他在教堂的時候，注意到教堂的屋有一天，據說他在教堂的時候，注意到教堂的屋頂上垂下來一個擺垂，那個擺垂在很多人面前都頂上垂下來一個擺垂，那個擺垂在很多人面前都一樣的擺動，不過伽利略先生注意到：一樣的擺動，不過伽利略先生注意到：擺垂來回擺垂來回擺動的時間和他的脈搏跳動次數有某種關連性。擺動的時間和他的脈搏跳動次數有某種關連性。測量時間的故事測量時間的故事伽利略的這個發現，物理教科書中稱為伽利略的這個發現，物理教科書中稱為等時性等時性。資料來源：格物致知物理學習網站資料來源：格物致知物理學習網站第一座擺鐘，是年輕的荷蘭天第一座擺鐘，是年輕的荷蘭天文學家兼數學家惠更斯文學家兼數學家惠更斯（ChristianHuygens）在）在1656年的耶誕節設計出來的。年的耶誕節設計出來的。那已是伽利略死後那已是伽利略死後14年的事了。年的事了。你知道利用單擺的等時性來製作鐘的你知道利用單擺的等時性來製作鐘的是誰嗎？是誰嗎？圖說圖說惠更斯他是第一位將鐘擺應用到機惠更斯他是第一位將鐘擺應用到機械鐘的人。這座彈簧帶動的機械械鐘的人。這座彈簧帶動的機械鐘鐘由荷蘭鐘匠科斯特於由荷蘭鐘匠科斯特於1657年製作。年製作。測量時間的方法測量時間的方法測量時間的方法，都需要以測量時間的方法，都需要以重複性重複性發生現象的發生現象的週期週期為基礎。為基礎。太陽的東升西落就是過了一天。太陽的東升西落，就是過了一天。月的盈虧，由滿月到下一個滿月，就是經過了月的盈虧，由滿月到下一個滿月，就是經過了一個月。一個月。天氣季節，四季中的春、夏、秋、冬循環了天氣季節，四季中的春、夏、秋、冬循環了一次，一次，就是經過了一年。就是經過了一年。大自然的時鐘大自然的時鐘P8.P9利用生活中的事物、經驗或自然現象，知道經過的時間利用生活中的事物、經驗或自然現象，知道經過的時間有多長。有多長。自然現象有規律性，可用來計時，但並不自然現象有規律性，可用來計時，但並不精確。只能計算年、月、日，不能精確計精確。只能計算年、月、日，不能精確計算時、分、秒算時、分、秒竿影、日晷竿影、日晷、漏刻、漏刻、水鐘水鐘、脈搏、線、脈搏、線香、單擺、鐘擺、鐘錶香、單擺、鐘擺、鐘錶日晷和竿影：陽光和立竿形成竿影後，以刻度來日晷和竿影：陽光和立竿形成竿影後，以刻度來計算時間。計算時間。古人常用生活中常見的事物計時，例如：古人常用生活中常見的事物計時，例如：炷香約炷香約30分鐘。一頓飯約分鐘。一頓飯約3040分鐘。分鐘。一盞茶約一盞茶約1015分鐘。但並不精確。也分鐘。但並不精確。也會因情況不同而有不同的時間。會因情況不同而有不同的時間。活動二：測量時間的工具活動二：測量時間的工具P.10實驗名稱實驗名稱：一炷香的時間一炷香的時間實驗目的實驗目的：藉由測量並比較各組燃燒一炷香的時間，：藉由測量並比較各組燃燒一炷香的時間，察覺一炷不能精確的表察覺一炷不能精確的表示一段時間示一段時間實驗器材實驗器材：線香一支、碼錶一個、：線香一支、碼錶一個、長尺、打火機長尺、打火機實驗步驟實驗步驟：1.準備一支線香，先量出整支香的長度準備一支線香，先量出整支香的長度2.在線香的前段量出一公分的距離在線香的前段量出一公分的距離3.點燃線香，等燃燒到點燃線香，等燃燒到1公分的起算點時，公分的起算點時，按下碼錶，開始計時，燃燒到按下碼錶，開始計時，燃燒到1公分的結算點公分的結算點時，停止時，停止計時計時4.將燃燒將燃燒1公分的時間，乘以線香總長公分的時間，乘以線香總長5.記錄各組一炷香的時間，並作比較記錄各組一炷香的時間，並作比較測量時間的工具測量時間的工具實驗設計實驗設計一一P.10實驗步驟與紀錄實驗步驟與紀錄：(1)將沙漏到過來。將沙漏到過來。(2)測量沙子漏光需要多少時間。測量沙子漏光需要多少時間。(3)多測量幾次，紀錄之後再做比較。多測量幾次，紀錄之後再做比較。討論活動討論活動：1.沙漏是利用什麼方法來計時？沙漏是利用什麼方法來計時？2.用沙漏計時會有什麼優缺點？用沙漏計時會有什麼優缺點？因為沙子的量是固定的，沙子通過的速率是一定的，因為沙子的量是固定的，沙子通過的速率是一定的，所以沙子每次漏完的時間都差不多的特性來計時。所以沙子每次漏完的時間都差不多的特性來計時。方法簡單易於操作；但只適合用來測量一段時間，方法簡單易於操作；但只適合用來測量一段時間，不能像日、月、年方便累進延續。不能像日、月、年方便累進延續。對現代人而言不對現代人而言不夠精確。夠精確。測量時間的工具測量時間的工具實驗設計實驗設計二二P.11測量時間的工具測量時間的工具實驗設計實驗設計三三實驗名稱實驗名稱：單擺與計時單擺與計時實驗目的實驗目的：單擺每次擺動的時間具有規律性：單擺每次擺動的時間具有規律性等時性等時性實驗器材實驗器材：空心鐵片、尺、剪刀、碼錶、：空心鐵片、尺、剪刀、碼錶、紀錄表、棉線紀錄表、棉線實驗步驟與紀錄實驗步驟與紀錄：(1)用棉線綁用棉線綁鐵片鐵片、螺帽螺帽、硬幣硬幣等當單擺。等當單擺。(2)記錄擺動次數固定所需要的時間，或固定記錄擺動次數固定所需要的時間，或固定時間內的擺動次數。時間內的擺動次數。P.13測量時間的工具測量時間的工具實驗設計實驗設計三三實驗操作注意事項實驗操作注意事項：影響實驗的因素影響實驗的因素每次試驗時都不能改變每次試驗時都不能改變單擺的長度單擺的長度，單擺的，單擺的繩結一定要用力綁緊，然後在結繩處做記號，繩結一定要用力綁緊，然後在結繩處做記號，若長度改變請隨時調整。若長度改變請隨時調整。棉線可以用其他的繩子代替。棉線可以用其他的繩子代替。可增加鐵片的數量，可增加鐵片的數量，鐵片越重慣性越大，鐵片越重慣性越大，越不容易停止。越不容易停止。固定單擺的支架固定單擺的支架要避免晃動。要避免晃動。P.14我的發現我的發現：擺動次數和擺動時間有什麼關擺動次數和擺動時間有什麼關係係？用單擺來計時有什麼優點？用單擺來計時有什麼優點？時間加倍時間加倍例如例如20秒秒，來回擺動的次數也，來回擺動的次數也增加相同倍數增加相同倍數。用鐘擺來計時有什麼缺點？用鐘擺來計時有什麼缺點？測量時間的工具測量時間的工具實驗設計實驗設計三三體積太大攜帶不便。太重。沒有碼錶的功能。體積太大攜帶不便。太重。沒有碼錶的功能。比用線香、沙漏計時多了一些精確性；也減少點比用線香、沙漏計時多了一些精確性；也減少點線香、頻頻倒置沙漏的不便。線香、頻頻倒置沙漏的不便。擺動次數與擺擺動次數與擺動時間成正比動時間成正比P.15測量時間的工具測量時間的工具實驗設計實驗設計三三影響實驗的因素影響實驗的因素在其他因素不變的狀態下，在其他因素不變的狀態下，擺幅的大小擺幅的大小和和擺錘的重量擺錘的重量對擺動的週期是對擺動的週期是沒有明顯的關係沒有明顯的關係。結論：結論：擺長的長度會影響擺動的時間的長短。擺長的長度會影響擺動的時間的長短。伽利略和惠更斯的實驗：伽利略和惠更斯的實驗：擺長的準確度。計時器的正確使用。擺錘擺動與擺長的準確度。計時器的正確使用。擺錘擺動與空氣的阻力的影響。支架的穩定性。空氣的阻力的影響。支架的穩定性。以上因素都會影響到實驗結果，產生誤差。以上因素都會影響到實驗結果，產生誤差。你使用過哪些計時工具？你使用過哪些計時工具？現代的計時工具現代的計時工具 和生活用品結合，例如電腦、手機等用品和生活用品結合，例如電腦、手機等用品 都有時鐘的功能都有時鐘的功能P.16活動三：善用計時工具活動三：善用計時工具手錶、時鐘、鬧鐘、電腦上的計時、手機上的計手錶、時鐘、鬧鐘、電腦上的計時、手機上的計時、電子錶、時、電子錶、咕咕鐘、上發條的老爺鐘、懷錶咕咕鐘、上發條的老爺鐘、懷錶這些工具適合用於什麼情況下？這些工具適合用於什麼情況下？鬧鐘鬧鐘碼錶碼錶手錶手錶懷錶懷錶起床時、需要特別提醒時間的時候。起床時、需要特別提醒時間的時候。100公尺跑步、做實驗、需要做精確計時的時候。公尺跑步、做實驗、需要做精確計時的時候。想要知道時間的時候。想要知道時間的時候。裁判、表示身分地位的人。裁判、表示身分地位的人。1.1.放學以後你有哪些事情要做呢？放學以後你有哪些事情要做呢？2.2.你認為做這些事情要花多少時間呢？你認為做這些事情要花多少時間呢？3.3.試試看，把你今天放學後要做的事，安排適當的時試試看，把你今天放學後要做的事，安排適當的時 間，做成一張工作計劃表。間，做成一張工作計劃表。4.4.檢討：這張計畫表的事情你都如期完成了嗎？如果檢討：這張計畫表的事情你都如期完成了嗎？如果 計畫的事情沒有完成，需要如何改進？計畫的事情沒有完成，需要如何改進？P.17習作習作P.10活動三：時間的主人活動三：時間的主人討論一天的生活討論一天的生活結論：擬定適當的計畫表可以提醒我們什麼時候結論：擬定適當的計畫表可以提醒我們什麼時候該做什麼事，要按時完成工作養成愛惜光陰的習慣該做什麼事，要按時完成工作養成愛惜光陰的習慣計時工具幫助我們規劃和管理時間，計時工具幫助我們規劃和管理時間，讓生活更有效率。讓生活更有效率。