【素养测评】人教鄂教版（2017秋）四年级科学下册第六单元《简易计时器》测试基础卷 （含答案）
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| 名称 | 【素养测评】人教鄂教版（2017秋）四年级科学下册第六单元《简易计时器》测试基础卷 （含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 284.1KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教鄂教版（2017秋） | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2025-04-21 14:13:04 | ||
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文档简介
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【素养测评】人教鄂教版科学四年级下册
第六单元《简易计时器》测试基础卷
题号 一 二 三 四 五 六 总分
得分
一、知识广场（每空1分，共10分）
1. 古代人常用的计时工具日晷是根据（ ）的变化规律来计时的。
2. 水钟根据工作方式可以分为（ ）型水钟和（ ）型水钟。
3. 在制作简易沙漏时，为了使沙子流动更均匀，两个沙漏瓶的连接口要（ ）。
4. 摆的摆动快慢与（ ）有关，与（ ）和（ ）无关。
5. 现代生活中，常见的计时工具除了钟表外，还有（ ）、（ ）等。
6. 滴漏实验中，水滴滴落的速度与（ ）有关。
二、判断大厅（每题2分，共20分）
1. 日晷在阴天和晚上也能准确计时。（ ）
2. 水钟计时比日晷更准确，不受任何环境因素影响。（ ）
3. 沙漏计时的准确性取决于沙子的质量和沙漏瓶的大小。（ ）
4. 摆锤越重，摆摆动的速度就越快。（ ）
5. 制作水钟时，只要容器的形状相同，水滴滴落的速度就一定相同。（ ）
6. 电子表是利用石英晶体的振动来计时的。（ ）
7. 同一个摆，在不同地点摆动的快慢可能不同。（ ）
8. 古代的计时工具都不够准确，对现代计时没有任何启示。（ ）
9. 我们可以通过调整摆绳的长度来改变摆的摆动快慢。（ ）
10. 简易计时器制作完成后，不需要进行测试和调整就能准确计时。（ ）
三、选择乐园（每题2分，共30分）
1. 下列计时工具中，利用光影来计时的是（ ）。
A. 水钟 B. 日晷 C. 沙漏
2. 水钟能计时，主要是因为（ ）。
A. 水的流动速度均匀 B. 水的多少 C. 容器的形状
3. 以下关于摆的说法，正确的是（ ）。
A. 摆摆动的快慢与摆绳的长度成正比
B. 摆摆动的快慢与摆锤的重量无关
C. 摆摆动的快慢与摆动的幅度有关
4. 制作简易水钟时，为了使水滴滴落更均匀，应该（ ）。
A. 在瓶盖上扎一个大孔 B. 让水钟倾斜放置 C. 保持水位高度不变
5. 一天中，日晷晷针的影子的移动方向是（ ）。
A. 顺时针 B. 逆时针 C. 有时顺时针，有时逆时针
6. 沙漏计时过程中，沙子的流速会（ ）。
A. 越来越快 B. 越来越慢 C. 保持不变
7. 现代石英钟的计时精度比古代水钟（ ）。
A. 高很多 B. 低很多 C. 差不多
8. 要使摆摆动得更快，应该（ ）。
A. 增加摆锤的重量 B. 减小摆动的幅度 C. 缩短摆绳的长度
9. 下列属于受水型水钟的是（ ）。
A. 一个底部有小孔的容器，水从孔中滴出，根据水面下降的刻度计时
B. 一个没有孔的容器，记录注入水的时间
C. 一个底部无孔的容器，通过接收从上面容器滴下的水，根据水面上升的刻度计时
10. 日晷的晷面应该（ ）放置。
A. 水平 B. 倾斜 C. 垂直
11. 摆锤从最高点摆到另一侧最高点算摆动（ ）。
A. 一次 B. 两次 C. 半次
12. 在探究摆的摆动快慢与哪些因素有关的实验中，需要改变的是（ ）。
A. 摆锤的重量、摆绳的长度、摆动的幅度等变量
B. 只改变一个变量，其他变量保持不变
C. 所有变量都保持不变
13. 以下计时工具中，最适合用于测量1分钟以内时间的是（ ）。
A. 日晷 B. 沙漏 C. 电子表
14. 下列关于简易计时器的说法，错误的是（ ）。
A. 制作简易计时器可以帮助我们更好地理解计时原理
B. 简易计时器的计时精度一定比现代钟表高
C. 不同类型的简易计时器工作原理不同
15. 古代水钟在计时时，随着水位的下降，水滴滴落的速度会（ ）。
A. 变快 B. 变慢 C. 不变
四、问题城堡（每题4分，共20分）
1. 请简述日晷的工作原理。
2. 摆的摆动快慢与哪些因素有关？请设计一个简单的实验来说明其中一个因素对摆摆动快慢的影响。
3. 水钟在计时过程中存在哪些问题？如何改进？
4. 比较古代计时工具和现代计时工具的优缺点。
5. 制作简易沙漏时，需要注意哪些方面，才能使沙漏计时更准确？
五、科学探究（8分）
同学们想要探究水滴滴落速度与孔的大小的关系，设计了如下实验：
1. 准备三个相同的塑料瓶，分别在瓶盖上扎出大、中、小不同大小的孔。
2. 将三个瓶子都装满水，然后同时倒置，使水开始滴落。
3. 在每个瓶子下方放置一个相同的量筒，记录在相同时间内量筒内收集到的水量。
（1）这个实验的变量是什么？（2分）
（2）在实验过程中，为了保证实验结果的准确性，需要注意哪些事项？（至少写出两点，3分）
（3）通过实验，可能会得出什么结论？（3分）
六、拓展长廊（每题6分，共12分）
1. 查阅资料，了解除了日晷、水钟、沙漏之外，古代还有哪些计时工具，并简要介绍其工作原理。
2. 假设你要制作一个简易摆钟，为了使它能更准确地计时，你会采取哪些措施？
答案及解析
一、知识广场
1. 阳光下物体影子的方向和长度：日晷是利用太阳照射晷针产生影子，根据影子在晷盘上的位置，即影子的方向和长度变化来计时。
2. 泄水；受水：泄水型水钟是通过容器内水的流出，依据水面下降的刻度计时；受水型水钟是通过接收从上方容器滴下的水，根据水面上升的刻度计时。
3. 大小适中且光滑：连接口大小适中能控制沙子流速，光滑则可减少沙子流动的阻碍，使沙子流动更均匀，从而提高沙漏计时的准确性。
4. 摆绳长度；摆锤重量；摆动幅度：经过实验验证，摆摆动快慢只与摆绳长度有关，摆绳越短，摆动越快；与摆锤重量和摆动幅度无关。
5. 手机；电子手表：现代生活中，手机和电子手表都具备精确计时功能，是常见的计时工具。
6. 水位高度和孔的大小：水位越高，水压越大，水滴滴落速度越快；孔越大，水流出越容易，滴落速度也越快。
二、判断大厅
1. ×：日晷依靠太阳光照产生影子计时，阴天和晚上没有阳光，无法准确计时。
2. ×：水钟计时会受水温、水质、容器材质等环境因素影响，并非不受任何环境因素影响，且其准确性也并非绝对比日晷高。
3. √：沙子质量影响其流动性，沙漏瓶大小影响沙子下落空间和速度，二者都会影响沙漏计时的准确性。
4. ×：摆摆动快慢与摆锤重量无关，只与摆绳长度有关。
5. ×：水滴滴落速度不仅与容器形状有关，还与水位高度、孔的大小等因素有关，容器形状相同，其他因素不同，水滴滴落速度也可能不同。
6. √：电子表内部有石英晶体，通过石英晶体的稳定振动来计时。
7. √：不同地点的重力加速度可能略有差异，而重力加速度会影响摆的摆动快慢，所以同一个摆，在不同地点摆动快慢可能不同。
8. ×：古代计时工具虽准确性有限，但为现代计时工具的发展提供了思路和启示，如日晷利用光影、水钟利用水流等原理，对现代计时技术发展有重要意义。
9. √：摆绳长度是影响摆摆动快慢的关键因素，缩短摆绳长度，摆摆动加快；增加摆绳长度，摆摆动减慢。
10. ×：简易计时器制作完成后，由于制作工艺等因素，通常需要进行测试和调整，才能更准确计时。
三、选择乐园
1. B：日晷利用太阳光照下晷针影子在晷盘上的位置变化计时，是利用光影计时；水钟利用水的流动计时；沙漏利用沙子的流动计时。
2. A：水钟能计时主要是基于水在一定条件下流动速度相对均匀的特点，通过测量水流动的量来计算时间。
3. B：摆摆动快慢与摆绳长度成反比，摆绳越短摆动越快；与摆锤重量和摆动幅度无关。
4. C：保持水位高度不变，可使水压相对稳定，从而保证水滴滴落更均匀；瓶盖上扎大孔会使水流出过快且不均匀；水钟倾斜放置会影响水滴滴落的稳定性和均匀性。
5. A：一天中太阳东升西落，日晷晷针影子自西向东移动，在北半球看是顺时针方向移动。
6. B：沙漏计时过程中，随着沙子不断流出，上方沙子对下方沙子的压力逐渐减小，沙子流速会越来越慢。
7. A：现代石英钟利用石英晶体的稳定振动计时，计时精度比依靠自然现象或简单机械原理的古代水钟高很多。
8. C：缩短摆绳长度，摆摆动得更快；增加摆锤重量和减小摆动幅度都不会改变摆摆动的快慢。
9. C：受水型水钟是通过接收从上面容器滴下的水，根据水面上升的刻度计时；A选项是泄水型水钟；B选项描述的方式不属于常见水钟类型。
10. A：日晷的晷面应水平放置，晷针垂直于晷面，这样才能准确反映太阳照射下影子位置与时间的关系。
11. A：摆锤从最高点摆到另一侧最高点，再回到起始位置算摆动一次，从最高点摆到另一侧最高点算摆动一次。
12. B：在探究摆的摆动快慢与哪些因素有关的实验中，应采用控制变量法，每次只改变一个变量，其他变量保持不变，这样才能准确探究该变量对摆摆动快慢的影响。
13. C：日晷适合较长时间计时，且在阴天等情况下无法使用；沙漏计时精度有限，且不太适合精确测量1分钟以内时间；电子表能精确到秒，最适合测量1分钟以内时间。
14. B：简易计时器因制作工艺和原理限制，计时精度通常比现代钟表低；制作简易计时器可帮助理解计时原理，且不同类型简易计时器工作原理不同，如日晷利用光影，水钟利用水流等。
15. B：古代水钟在计时时，随着水位下降，水压减小，水滴滴落速度会变慢。
四、问题城堡
1. 答案：日晷的工作原理是利用太阳光照。太阳照射晷针，晷针会在晷盘上产生影子。由于地球自转，太阳在天空中的位置不断变化，晷针影子在晷盘上的位置也随之改变。人们根据长期观察，将晷盘划分刻度，通过影子在晷盘上的位置来确定时间。例如，在北半球，早晨太阳在东方，晷针影子指向西方，随着时间推移，太阳位置变化，影子逐渐顺时针移动，指向不同刻度表示不同时间。 解析：从日晷利用的自然现象、影子变化原因以及刻度与时间的关系等方面阐述其工作原理，并举例说明。
2. 答案：摆的摆动快慢与摆绳长度有关，与摆锤重量和摆动幅度无关。以探究摆绳长度对摆摆动快慢的影响为例，实验设计如下：
实验材料：不同长度的绳子、相同重量的摆锤、铁架台、秒表。
实验步骤：
将铁架台固定好，用一根较短的绳子系住摆锤，悬挂在铁架台上，将摆锤拉到一定角度（如30°）后释放，同时用秒表记录摆摆动20次所用的时间，重复3次，记录数据并计算平均值。
更换为较长的绳子，保持摆锤重量和摆动角度不变，重复上述步骤，记录数据并计算平均值。
实验结论：比较两次实验中摆摆动20次所用时间的平均值，若短绳摆动20次所用时间短，则说明摆绳越短，摆摆动越快；反之，摆绳越长，摆摆动越慢。 解析：先明确摆摆动快慢的相关因素，再针对摆绳长度设计实验，说明实验材料、步骤及可能得出的结论。
3. 答案：水钟在计时过程中存在以下问题：
水流速度不稳定：随着水位下降，水压减小，水滴滴落速度变慢，导致计时不准确。
受环境影响大：水温、水质、容器材质等因素会影响水的流动性，进而影响计时准确性。
改进方法：
保持水位稳定：可以设计一个补充水的装置，使水钟在计时过程中水位保持不变，从而保证水滴滴落速度均匀。例如，在水钟上方设置一个漏斗，通过控制漏斗加水速度，使水钟内水位基本恒定。
控制环境因素：尽量使用纯净水，减少杂质对水流的影响；选择合适材质的容器，减少容器对水的吸附或摩擦；保持环境温度相对稳定。 解析：从水流速度和环境因素两方面分析水钟计时存在的问题，并针对每个问题提出改进方法。
4. 古代计时工具的优点：
利用自然现象：日晷利用光影，水钟利用水流，沙漏利用沙子流动等自然现象，材料易获取，制作相对简单。
文化价值高：承载了丰富的历史文化内涵，反映了当时人们的智慧和对自然的认识。
古代计时工具的缺点：
计时精度低：日晷受天气影响大，水钟水流不稳定，沙漏沙子流速变化等，导致计时不够准确。
使用不便：日晷需有阳光，水钟需不断加水或排水，沙漏沙子需反复装填等，使用场景受限。
现代计时工具的优点：
计时精度高：如石英钟利用石英晶体振动，原子钟利用原子跃迁，计时精度极高。
使用方便：体积小，携带方便，不受天气、环境等因素过多限制，可随时随地使用。
现代计时工具的缺点：
依赖能源：部分计时工具如电子表、手机计时等需要电池供电，一旦没电可能影响使用。
缺乏文化韵味：相比古代计时工具，较少蕴含历史文化内涵。 解析：从优点和缺点两方面分别对古代和现代计时工具进行对比分析，涵盖计时精度、使用便利性、文化价值等方面。
5. 答案：制作简易沙漏时，为使沙漏计时更准确，需注意以下方面：
沙子选择：选择颗粒大小均匀、质地均匀的沙子，这样能保证沙子流动速度稳定，计时更准确。避免使用含杂质或颗粒差异大的沙子，防止沙子流动时堵塞或速度不均匀。
沙漏瓶及连接口：沙漏瓶应选择透明度高、瓶壁光滑的，便于观察沙子流动情况。连接口要大小适中且光滑，大小适中可控制沙子流速，光滑能减少沙子流动阻碍，使沙子流动更均匀。
密封性：确保沙漏整体密封性良好，防止沙子泄漏影响计时准确性。可使用胶水或其他密封材料密封连接部位。
校准：制作完成后，对沙漏进行校准。通过多次测试，记录沙子流完的时间，并根据需要调整沙子量或连接口大小，使沙漏计时符合预期。 解析：从沙子、沙漏瓶及连接口、密封性和校准等方面说明制作简易沙漏使计时更准确的注意事项。
五、科学探究
（1）答案：这个实验的变量是瓶盖上孔的大小。
解析：整个实验围绕探究水滴滴落速度与孔大小的关系展开，实验中仅改变瓶盖上孔的大小这一因素，其他条件保持一致，所以瓶盖上孔的大小是变量。
（2）答案：在实验过程中，为保证实验结果准确性，需注意以下几点：
瓶子材质、形状和容积完全相同：不同材质的瓶子可能对水的附着力不同，形状不同会影响水的流动状态，容积不同则初始水压可能有差异，这些都会干扰实验结果，只有保证瓶子完全相同，才能确保水滴滴落速度的差异仅由孔的大小引起。
初始水位高度一致：水位高度影响水压，水压又决定水滴滴落速度。若初始水位不同，即使孔大小一样，水滴滴落速度也会不同，所以要保证三个瓶子装满水，使初始水位相同。
实验环境条件相同：环境温度、气压等因素可能影响水的黏性和流动性，进而影响水滴滴落速度。应在同一环境下进行实验，避免环境因素对结果产生干扰。
解析：从实验器材的一致性、关键影响因素的控制以及环境条件的保持等方面，阐述保证实验结果准确性的注意事项，确保实验的科学性和可靠性。
（3）答案：通过实验，可能得出的结论是：在其他条件相同的情况下，瓶盖上孔越大，相同时间内量筒收集到的水量越多，即水滴滴落速度越快；瓶盖上孔越小，相同时间内量筒收集到的水量越少，即水滴滴落速度越慢。
解析：基于水滴滴落速度与孔大小相关的原理推测实验结果，孔大水流阻力小，单位时间流出水量多，滴速快；孔小水流阻力大，单位时间流出水量少，滴速慢。
六、拓展长廊
1. 答案：除日晷、水钟、沙漏外，古代还有以下计时工具：
焚香计时：
工作原理：利用香的缓慢燃烧来计时。古人将香制作成均匀的长度，并在香上标记刻度。由于香在正常情况下燃烧速度相对稳定，通过观察香燃烧的长度或特定刻度的消失情况，就能知晓时间的流逝。例如，有的香刻有“一柱香”“半柱香”等标识，人们根据香燃烧到相应刻度来估算大致时间。一些特殊的香还会添加不同的香料，根据香味的散发阶段来更细致地划分时间。
火计时：
工作原理：常见的有火闹钟。它是利用蜡烛或油脂灯等燃烧计时。例如火闹钟，在蜡烛上每隔一段距离缠绕一根金属丝，金属丝下放置一个小铃铛。当蜡烛燃烧到金属丝位置时，金属丝受热掉落，撞击铃铛发出声响，以此提醒时间。另外，还有利用油脂灯，在灯芯上标记刻度，通过观察灯芯燃烧到不同刻度来判断时间。
解析：分别介绍焚香计时和火计时两种古代计时工具，从其计时的载体（香、蜡烛或油脂灯等）、计时方式（观察燃烧长度或特定标记等）阐述工作原理，展现古代计时工具的多样性和古人的智慧。
2. 答案：若要制作一个简易摆钟使其更准确计时，可采取以下措施：
选择合适长度且不易形变的摆绳：摆的摆动快慢与摆绳长度有关，应精确测量并选择合适长度的摆绳，以达到预期的摆动周期。同时，使用不易拉伸、形变的材料，如细金属丝，避免因摆绳在使用过程中变长或变形，导致摆动周期改变，影响计时准确性。
保证摆锤质量大且重心稳定：质量较大的摆锤可减少空气阻力等外界因素对摆动的影响。同时，要确保摆锤重心稳定，例如使用规则形状（如球体）的摆锤，且其重心在几何中心，防止摆锤摆动时晃动，使摆动更稳定，从而提高计时准确性。
减少摆动过程中的阻力：摆钟应放置在空气流动小的环境中，避免强风干扰摆的摆动。同时，可对摆的悬挂点进行优化，如使用光滑的轴或悬挂装置，减少摩擦阻力，使摆能更顺畅地摆动，保持稳定的摆动周期。
进行校准和微调：制作完成后，通过与准确的计时工具（如电子表）对比，记录摆钟在一定时间内的摆动次数和时间误差。根据误差情况，微调摆绳长度。若摆钟走得快，适当增加摆绳长度；若走得慢，则适当缩短摆绳长度，逐步调整使摆钟计时更准确。
解析：从摆钟的关键部件（摆绳、摆锤）、工作环境以及校准调整等方面，说明提高简易摆钟计时准确性的措施，依据摆的摆动原理和影响因素，确保摆钟稳定、准确地计时。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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【素养测评】人教鄂教版科学四年级下册
第六单元《简易计时器》测试基础卷
题号 一 二 三 四 五 六 总分
得分
一、知识广场（每空1分，共10分）
1. 古代人常用的计时工具日晷是根据（ ）的变化规律来计时的。
2. 水钟根据工作方式可以分为（ ）型水钟和（ ）型水钟。
3. 在制作简易沙漏时，为了使沙子流动更均匀，两个沙漏瓶的连接口要（ ）。
4. 摆的摆动快慢与（ ）有关，与（ ）和（ ）无关。
5. 现代生活中，常见的计时工具除了钟表外，还有（ ）、（ ）等。
6. 滴漏实验中，水滴滴落的速度与（ ）有关。
二、判断大厅（每题2分，共20分）
1. 日晷在阴天和晚上也能准确计时。（ ）
2. 水钟计时比日晷更准确，不受任何环境因素影响。（ ）
3. 沙漏计时的准确性取决于沙子的质量和沙漏瓶的大小。（ ）
4. 摆锤越重，摆摆动的速度就越快。（ ）
5. 制作水钟时，只要容器的形状相同，水滴滴落的速度就一定相同。（ ）
6. 电子表是利用石英晶体的振动来计时的。（ ）
7. 同一个摆，在不同地点摆动的快慢可能不同。（ ）
8. 古代的计时工具都不够准确，对现代计时没有任何启示。（ ）
9. 我们可以通过调整摆绳的长度来改变摆的摆动快慢。（ ）
10. 简易计时器制作完成后，不需要进行测试和调整就能准确计时。（ ）
三、选择乐园（每题2分，共30分）
1. 下列计时工具中，利用光影来计时的是（ ）。
A. 水钟 B. 日晷 C. 沙漏
2. 水钟能计时，主要是因为（ ）。
A. 水的流动速度均匀 B. 水的多少 C. 容器的形状
3. 以下关于摆的说法，正确的是（ ）。
A. 摆摆动的快慢与摆绳的长度成正比
B. 摆摆动的快慢与摆锤的重量无关
C. 摆摆动的快慢与摆动的幅度有关
4. 制作简易水钟时，为了使水滴滴落更均匀，应该（ ）。
A. 在瓶盖上扎一个大孔 B. 让水钟倾斜放置 C. 保持水位高度不变
5. 一天中，日晷晷针的影子的移动方向是（ ）。
A. 顺时针 B. 逆时针 C. 有时顺时针，有时逆时针
6. 沙漏计时过程中，沙子的流速会（ ）。
A. 越来越快 B. 越来越慢 C. 保持不变
7. 现代石英钟的计时精度比古代水钟（ ）。
A. 高很多 B. 低很多 C. 差不多
8. 要使摆摆动得更快，应该（ ）。
A. 增加摆锤的重量 B. 减小摆动的幅度 C. 缩短摆绳的长度
9. 下列属于受水型水钟的是（ ）。
A. 一个底部有小孔的容器，水从孔中滴出，根据水面下降的刻度计时
B. 一个没有孔的容器，记录注入水的时间
C. 一个底部无孔的容器，通过接收从上面容器滴下的水，根据水面上升的刻度计时
10. 日晷的晷面应该（ ）放置。
A. 水平 B. 倾斜 C. 垂直
11. 摆锤从最高点摆到另一侧最高点算摆动（ ）。
A. 一次 B. 两次 C. 半次
12. 在探究摆的摆动快慢与哪些因素有关的实验中，需要改变的是（ ）。
A. 摆锤的重量、摆绳的长度、摆动的幅度等变量
B. 只改变一个变量，其他变量保持不变
C. 所有变量都保持不变
13. 以下计时工具中，最适合用于测量1分钟以内时间的是（ ）。
A. 日晷 B. 沙漏 C. 电子表
14. 下列关于简易计时器的说法，错误的是（ ）。
A. 制作简易计时器可以帮助我们更好地理解计时原理
B. 简易计时器的计时精度一定比现代钟表高
C. 不同类型的简易计时器工作原理不同
15. 古代水钟在计时时，随着水位的下降，水滴滴落的速度会（ ）。
A. 变快 B. 变慢 C. 不变
四、问题城堡（每题4分，共20分）
1. 请简述日晷的工作原理。
2. 摆的摆动快慢与哪些因素有关？请设计一个简单的实验来说明其中一个因素对摆摆动快慢的影响。
3. 水钟在计时过程中存在哪些问题？如何改进？
4. 比较古代计时工具和现代计时工具的优缺点。
5. 制作简易沙漏时，需要注意哪些方面，才能使沙漏计时更准确？
五、科学探究（8分）
同学们想要探究水滴滴落速度与孔的大小的关系，设计了如下实验：
1. 准备三个相同的塑料瓶，分别在瓶盖上扎出大、中、小不同大小的孔。
2. 将三个瓶子都装满水，然后同时倒置，使水开始滴落。
3. 在每个瓶子下方放置一个相同的量筒，记录在相同时间内量筒内收集到的水量。
（1）这个实验的变量是什么？（2分）
（2）在实验过程中，为了保证实验结果的准确性，需要注意哪些事项？（至少写出两点，3分）
（3）通过实验，可能会得出什么结论？（3分）
六、拓展长廊（每题6分，共12分）
1. 查阅资料，了解除了日晷、水钟、沙漏之外，古代还有哪些计时工具，并简要介绍其工作原理。
2. 假设你要制作一个简易摆钟，为了使它能更准确地计时，你会采取哪些措施？
答案及解析
一、知识广场
1. 阳光下物体影子的方向和长度：日晷是利用太阳照射晷针产生影子，根据影子在晷盘上的位置，即影子的方向和长度变化来计时。
2. 泄水；受水：泄水型水钟是通过容器内水的流出，依据水面下降的刻度计时；受水型水钟是通过接收从上方容器滴下的水，根据水面上升的刻度计时。
3. 大小适中且光滑：连接口大小适中能控制沙子流速，光滑则可减少沙子流动的阻碍，使沙子流动更均匀，从而提高沙漏计时的准确性。
4. 摆绳长度；摆锤重量；摆动幅度：经过实验验证，摆摆动快慢只与摆绳长度有关，摆绳越短，摆动越快；与摆锤重量和摆动幅度无关。
5. 手机；电子手表：现代生活中，手机和电子手表都具备精确计时功能，是常见的计时工具。
6. 水位高度和孔的大小：水位越高，水压越大，水滴滴落速度越快；孔越大，水流出越容易，滴落速度也越快。
二、判断大厅
1. ×：日晷依靠太阳光照产生影子计时，阴天和晚上没有阳光，无法准确计时。
2. ×：水钟计时会受水温、水质、容器材质等环境因素影响，并非不受任何环境因素影响，且其准确性也并非绝对比日晷高。
3. √：沙子质量影响其流动性，沙漏瓶大小影响沙子下落空间和速度，二者都会影响沙漏计时的准确性。
4. ×：摆摆动快慢与摆锤重量无关，只与摆绳长度有关。
5. ×：水滴滴落速度不仅与容器形状有关，还与水位高度、孔的大小等因素有关，容器形状相同，其他因素不同，水滴滴落速度也可能不同。
6. √：电子表内部有石英晶体，通过石英晶体的稳定振动来计时。
7. √：不同地点的重力加速度可能略有差异，而重力加速度会影响摆的摆动快慢，所以同一个摆，在不同地点摆动快慢可能不同。
8. ×：古代计时工具虽准确性有限，但为现代计时工具的发展提供了思路和启示，如日晷利用光影、水钟利用水流等原理，对现代计时技术发展有重要意义。
9. √：摆绳长度是影响摆摆动快慢的关键因素，缩短摆绳长度，摆摆动加快；增加摆绳长度，摆摆动减慢。
10. ×：简易计时器制作完成后，由于制作工艺等因素，通常需要进行测试和调整，才能更准确计时。
三、选择乐园
1. B：日晷利用太阳光照下晷针影子在晷盘上的位置变化计时，是利用光影计时；水钟利用水的流动计时；沙漏利用沙子的流动计时。
2. A：水钟能计时主要是基于水在一定条件下流动速度相对均匀的特点，通过测量水流动的量来计算时间。
3. B：摆摆动快慢与摆绳长度成反比，摆绳越短摆动越快；与摆锤重量和摆动幅度无关。
4. C：保持水位高度不变，可使水压相对稳定，从而保证水滴滴落更均匀；瓶盖上扎大孔会使水流出过快且不均匀；水钟倾斜放置会影响水滴滴落的稳定性和均匀性。
5. A：一天中太阳东升西落，日晷晷针影子自西向东移动，在北半球看是顺时针方向移动。
6. B：沙漏计时过程中，随着沙子不断流出，上方沙子对下方沙子的压力逐渐减小，沙子流速会越来越慢。
7. A：现代石英钟利用石英晶体的稳定振动计时，计时精度比依靠自然现象或简单机械原理的古代水钟高很多。
8. C：缩短摆绳长度，摆摆动得更快；增加摆锤重量和减小摆动幅度都不会改变摆摆动的快慢。
9. C：受水型水钟是通过接收从上面容器滴下的水，根据水面上升的刻度计时；A选项是泄水型水钟；B选项描述的方式不属于常见水钟类型。
10. A：日晷的晷面应水平放置，晷针垂直于晷面，这样才能准确反映太阳照射下影子位置与时间的关系。
11. A：摆锤从最高点摆到另一侧最高点，再回到起始位置算摆动一次，从最高点摆到另一侧最高点算摆动一次。
12. B：在探究摆的摆动快慢与哪些因素有关的实验中，应采用控制变量法，每次只改变一个变量，其他变量保持不变，这样才能准确探究该变量对摆摆动快慢的影响。
13. C：日晷适合较长时间计时，且在阴天等情况下无法使用；沙漏计时精度有限，且不太适合精确测量1分钟以内时间；电子表能精确到秒，最适合测量1分钟以内时间。
14. B：简易计时器因制作工艺和原理限制，计时精度通常比现代钟表低；制作简易计时器可帮助理解计时原理，且不同类型简易计时器工作原理不同，如日晷利用光影，水钟利用水流等。
15. B：古代水钟在计时时，随着水位下降，水压减小，水滴滴落速度会变慢。
四、问题城堡
1. 答案：日晷的工作原理是利用太阳光照。太阳照射晷针，晷针会在晷盘上产生影子。由于地球自转，太阳在天空中的位置不断变化，晷针影子在晷盘上的位置也随之改变。人们根据长期观察，将晷盘划分刻度，通过影子在晷盘上的位置来确定时间。例如，在北半球，早晨太阳在东方，晷针影子指向西方，随着时间推移，太阳位置变化，影子逐渐顺时针移动，指向不同刻度表示不同时间。 解析：从日晷利用的自然现象、影子变化原因以及刻度与时间的关系等方面阐述其工作原理，并举例说明。
2. 答案：摆的摆动快慢与摆绳长度有关，与摆锤重量和摆动幅度无关。以探究摆绳长度对摆摆动快慢的影响为例，实验设计如下：
实验材料：不同长度的绳子、相同重量的摆锤、铁架台、秒表。
实验步骤：
将铁架台固定好，用一根较短的绳子系住摆锤，悬挂在铁架台上，将摆锤拉到一定角度（如30°）后释放，同时用秒表记录摆摆动20次所用的时间，重复3次，记录数据并计算平均值。
更换为较长的绳子，保持摆锤重量和摆动角度不变，重复上述步骤，记录数据并计算平均值。
实验结论：比较两次实验中摆摆动20次所用时间的平均值，若短绳摆动20次所用时间短，则说明摆绳越短，摆摆动越快；反之，摆绳越长，摆摆动越慢。 解析：先明确摆摆动快慢的相关因素，再针对摆绳长度设计实验，说明实验材料、步骤及可能得出的结论。
3. 答案：水钟在计时过程中存在以下问题：
水流速度不稳定：随着水位下降，水压减小，水滴滴落速度变慢，导致计时不准确。
受环境影响大：水温、水质、容器材质等因素会影响水的流动性，进而影响计时准确性。
改进方法：
保持水位稳定：可以设计一个补充水的装置，使水钟在计时过程中水位保持不变，从而保证水滴滴落速度均匀。例如，在水钟上方设置一个漏斗，通过控制漏斗加水速度，使水钟内水位基本恒定。
控制环境因素：尽量使用纯净水，减少杂质对水流的影响；选择合适材质的容器，减少容器对水的吸附或摩擦；保持环境温度相对稳定。 解析：从水流速度和环境因素两方面分析水钟计时存在的问题，并针对每个问题提出改进方法。
4. 古代计时工具的优点：
利用自然现象：日晷利用光影，水钟利用水流，沙漏利用沙子流动等自然现象，材料易获取，制作相对简单。
文化价值高：承载了丰富的历史文化内涵，反映了当时人们的智慧和对自然的认识。
古代计时工具的缺点：
计时精度低：日晷受天气影响大，水钟水流不稳定，沙漏沙子流速变化等，导致计时不够准确。
使用不便：日晷需有阳光，水钟需不断加水或排水，沙漏沙子需反复装填等，使用场景受限。
现代计时工具的优点：
计时精度高：如石英钟利用石英晶体振动，原子钟利用原子跃迁，计时精度极高。
使用方便：体积小，携带方便，不受天气、环境等因素过多限制，可随时随地使用。
现代计时工具的缺点：
依赖能源：部分计时工具如电子表、手机计时等需要电池供电，一旦没电可能影响使用。
缺乏文化韵味：相比古代计时工具，较少蕴含历史文化内涵。 解析：从优点和缺点两方面分别对古代和现代计时工具进行对比分析，涵盖计时精度、使用便利性、文化价值等方面。
5. 答案：制作简易沙漏时，为使沙漏计时更准确，需注意以下方面：
沙子选择：选择颗粒大小均匀、质地均匀的沙子，这样能保证沙子流动速度稳定，计时更准确。避免使用含杂质或颗粒差异大的沙子，防止沙子流动时堵塞或速度不均匀。
沙漏瓶及连接口：沙漏瓶应选择透明度高、瓶壁光滑的，便于观察沙子流动情况。连接口要大小适中且光滑，大小适中可控制沙子流速，光滑能减少沙子流动阻碍，使沙子流动更均匀。
密封性：确保沙漏整体密封性良好，防止沙子泄漏影响计时准确性。可使用胶水或其他密封材料密封连接部位。
校准：制作完成后，对沙漏进行校准。通过多次测试，记录沙子流完的时间，并根据需要调整沙子量或连接口大小，使沙漏计时符合预期。 解析：从沙子、沙漏瓶及连接口、密封性和校准等方面说明制作简易沙漏使计时更准确的注意事项。
五、科学探究
（1）答案：这个实验的变量是瓶盖上孔的大小。
解析：整个实验围绕探究水滴滴落速度与孔大小的关系展开，实验中仅改变瓶盖上孔的大小这一因素，其他条件保持一致，所以瓶盖上孔的大小是变量。
（2）答案：在实验过程中，为保证实验结果准确性，需注意以下几点：
瓶子材质、形状和容积完全相同：不同材质的瓶子可能对水的附着力不同，形状不同会影响水的流动状态，容积不同则初始水压可能有差异，这些都会干扰实验结果，只有保证瓶子完全相同，才能确保水滴滴落速度的差异仅由孔的大小引起。
初始水位高度一致：水位高度影响水压，水压又决定水滴滴落速度。若初始水位不同，即使孔大小一样，水滴滴落速度也会不同，所以要保证三个瓶子装满水，使初始水位相同。
实验环境条件相同：环境温度、气压等因素可能影响水的黏性和流动性，进而影响水滴滴落速度。应在同一环境下进行实验，避免环境因素对结果产生干扰。
解析：从实验器材的一致性、关键影响因素的控制以及环境条件的保持等方面，阐述保证实验结果准确性的注意事项，确保实验的科学性和可靠性。
（3）答案：通过实验，可能得出的结论是：在其他条件相同的情况下，瓶盖上孔越大，相同时间内量筒收集到的水量越多，即水滴滴落速度越快；瓶盖上孔越小，相同时间内量筒收集到的水量越少，即水滴滴落速度越慢。
解析：基于水滴滴落速度与孔大小相关的原理推测实验结果，孔大水流阻力小，单位时间流出水量多，滴速快；孔小水流阻力大，单位时间流出水量少，滴速慢。
六、拓展长廊
1. 答案：除日晷、水钟、沙漏外，古代还有以下计时工具：
焚香计时：
工作原理：利用香的缓慢燃烧来计时。古人将香制作成均匀的长度，并在香上标记刻度。由于香在正常情况下燃烧速度相对稳定，通过观察香燃烧的长度或特定刻度的消失情况，就能知晓时间的流逝。例如，有的香刻有“一柱香”“半柱香”等标识，人们根据香燃烧到相应刻度来估算大致时间。一些特殊的香还会添加不同的香料，根据香味的散发阶段来更细致地划分时间。
火计时：
工作原理：常见的有火闹钟。它是利用蜡烛或油脂灯等燃烧计时。例如火闹钟，在蜡烛上每隔一段距离缠绕一根金属丝，金属丝下放置一个小铃铛。当蜡烛燃烧到金属丝位置时，金属丝受热掉落，撞击铃铛发出声响，以此提醒时间。另外，还有利用油脂灯，在灯芯上标记刻度，通过观察灯芯燃烧到不同刻度来判断时间。
解析：分别介绍焚香计时和火计时两种古代计时工具，从其计时的载体（香、蜡烛或油脂灯等）、计时方式（观察燃烧长度或特定标记等）阐述工作原理，展现古代计时工具的多样性和古人的智慧。
2. 答案：若要制作一个简易摆钟使其更准确计时，可采取以下措施：
选择合适长度且不易形变的摆绳：摆的摆动快慢与摆绳长度有关，应精确测量并选择合适长度的摆绳，以达到预期的摆动周期。同时，使用不易拉伸、形变的材料，如细金属丝，避免因摆绳在使用过程中变长或变形，导致摆动周期改变，影响计时准确性。
保证摆锤质量大且重心稳定：质量较大的摆锤可减少空气阻力等外界因素对摆动的影响。同时，要确保摆锤重心稳定，例如使用规则形状（如球体）的摆锤，且其重心在几何中心，防止摆锤摆动时晃动，使摆动更稳定，从而提高计时准确性。
减少摆动过程中的阻力：摆钟应放置在空气流动小的环境中，避免强风干扰摆的摆动。同时，可对摆的悬挂点进行优化，如使用光滑的轴或悬挂装置，减少摩擦阻力，使摆能更顺畅地摆动，保持稳定的摆动周期。
进行校准和微调：制作完成后，通过与准确的计时工具（如电子表）对比，记录摆钟在一定时间内的摆动次数和时间误差。根据误差情况，微调摆绳长度。若摆钟走得快，适当增加摆绳长度；若走得慢，则适当缩短摆绳长度，逐步调整使摆钟计时更准确。
解析：从摆钟的关键部件（摆绳、摆锤）、工作环境以及校准调整等方面，说明提高简易摆钟计时准确性的措施，依据摆的摆动原理和影响因素，确保摆钟稳定、准确地计时。
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