第三单元《计量时间》复习整理
一、计时方式的历史变化
1. 古人最早用天来计时,日出而作日落而息。
2. 之后用日晷(利用太阳的移动)、圭表(利用日影的长度变化)、燃香等方式。
3. 滴漏(沙漏)计时。
4. 宋代苏颂发明的水钟(水运仪象台),最早的机械水钟。
5. 惠更斯的摆钟。
6. 现代的石英钟,一天内误差不超过1秒。
7. 原子钟,每2000万年才误差1秒。
二、用不同的计时方式进行实验
(一)燃香实验
1. 给一根均匀的蜡烛平均分成4份,记录每一段燃烧的时间。
2. 发现蜡烛每一段的燃烧时间都很接近,再用蜡烛的上半部分进行同上实验,发现蜡烛每一段燃烧的时间也很接近。说明有规律变化的物体可以用来计时。
(二)用水计量时间
1. 问题:水可以用来计时吗?猜想:可以。
2. 操作:将塑料瓶剪开去掉底部,给瓶盖打上一个小孔,让水通过小孔往下流,有刻度的烧杯在下面接水。记录累积50毫升、100毫升、150毫升、200毫升水分别用了多少时间。
3. 分析实验数据发现:第一个50毫升水用的时间最短,后面几个50毫升水用的时间越来越长。说明:水的流速越来越慢。
4. 再探索:同一个装置,水的流速跟什么因素有关?(水的多少、塑料瓶的高度等)发现水的流速与水的多少(水位高度)有关,水位越高水的流速就越快,否则相反。
5. 总结:同一个装置,水位越高水流速度越快,水位越低水流速度越慢。
6. 在以上装置中因为水流速度不均匀所以不能用来计时,那么如何改进?怎么解决水速不均匀的问题呢?
7. 观察古代水钟。进水管和泄水管保持水位不变,浮漂带动齿轮上的指针旋转,指出时间刻度。
(三)自制水钟
1. 自制一个水钟,解决水速不均匀的问题。
2. 有哪些解决方案?(总体思路是让进水和出水的量一样)
方案一:装上一根出水管和一根粗细相同的进水管。
方案二:用两个口径相同的瓶盖。
3. 制作和测试。
制作:根据自己设计的方案进行制作。
测试:在烧杯外侧贴上一张白纸,用秒表分别记录1分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟的刻度,看看刻度是否均匀。如果均匀,水钟就成功了,可以用来计时。如果不均匀,需要改进。
4. 计时。用自制水钟测一段视频有多长时间、一段音乐有多长时间。
5. 水钟计时的优缺点:优点是材料简单,缺点是制作不方便,计时准确性较差,也不方便携带。
(四)机械摆钟
1. 认识机械摆钟:摆锤、摆绳、钟面
2. 观察钟摆的运动特点:每分钟摆动的次数相同,都是60次。
3. 自制摆(摆锤+摆绳),观察1分钟的摆动次数。
4. 通过实验发现:同一个摆,每分钟摆动的次数基本相同。不同的摆每分钟摆动的次数不同。
5. 继续探索:为什么同一个摆每分钟摆动的次数是相同的?老师制作一个超大摆(摆绳长1米),在课堂上演示,让不同学生分别记录摆动第1次、第2次、第3次、第8次、第12次、第20次的时间。发现:摆每一次的时间都很接近。得出结论:摆具有等时性。因此同一个摆每分钟摆动的次数相同,从而摆可以计时。
(五)摆的快慢
1. 问题:为什么有些摆每分钟摆动的次数多,有些摆每分钟摆动的次数少?影响摆的快慢的因素有哪些?
2. 猜想:摆锤质量、摆绳长度、铁架台的高低、摆的幅度、摆绳粗细等。
3. 证明实验(控制变量法)
| 实验1 | 实验2 | 实验3 |
摆锤质量 | 不同 | 相同 | 相同 |
摆绳长度 | 相同 | 不同 | 相同 |
摆的幅度 | 相同 | 相同 | 不同 |
摆绳的粗细 | 相同 | 相同 | 相同 |
…… |
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结论:摆的快慢与摆锤质量、摆的幅度、摆绳粗细无关,与摆绳长度和摆绳粗细有关,摆绳越长摆得越慢,摆绳越短摆得越快。
(六)自制钟摆
1. 目标:制作一个钟摆,1分钟刚好摆动60次。
2. 确定摆绳长度,并测试
方案一:30厘米开始,减半尝试。
方案二:30厘米开始,依次减5厘米尝试。
3. 摆绳长度为25厘米时,1分钟刚好摆动60次。
4. 用自制钟摆测试生活中得时间:一个视频时间、1分钟跳绳、下课十分钟……
5. 自制钟摆的优缺点:优点是制作方便。缺点是不能连续计时。
(七)计量时间和我们的生活
1. 精确计量时间的重要性。
航天航空、体育比赛、火车时刻表等。
2. 计时方式的发展历史。
3. 比较各种计时方式的优缺点。
4. 拓展:如何用指针手表和太阳确定方向。(以24小时制,手表时间除以2,将结果对着太阳,12时方向就是北方。如16点,除以2是8 点,8对着太阳的方向,那么12时的方向就是北方。