《我的水钟》习题
基础过关
填空题
（1）在古代，人们曾经利用流水来记录时间，由此发明了（ ）。
（2）除了水钟，人们还曾用沙来记录时间，由此发明了（ ）。
（3）水钟的工作原理是，当容器中的水一滴一滴往下漏时，滴漏的速度是（ ），因此可以用滴漏的水的多少来计时。
（4）水钟通常有两种类型分别是（ ）和（ ）。
（5）我们可以控制（ ），从而使水钟计时更加准确。
综合训练
1．选择题
（1）下列说法正确的（ ）
A.在制作水钟时，我们所使用的瓶子可以是任意的形状的。
B.在设计水钟时，我们的前提是可行的计划。
C.滴漏中水的速度总是在变化的。
根据（ ）画出刻度。
A.每分钟流出水的体积
B.尺子的长短
C.瓶子的体积
（ ）是制作水钟的前提。
A.可行的计划 B.实施方案 C.思考方案
（4）随着容器中的水位的下降，水的压力（ ）。
A.越来越大 B.不变 C.越来越小
（5）下列说法错误的是（ ）
A.不用确定滴水速度，只要用手表计时，就可以在容器壁上标出水流出的水位刻度。
B.如果使用的瓶子是不规则的，这样的做法很容易造成误差。
C.流水能够用来计时，是因为滴漏能够保持水在一定时间内以稳定的速度往下流。
2．判断题
（1）滴漏内流水的速度都是一样的。 （ ）
如果容器的形状不规则很容易造成水钟刻度标识的错误。 （ ）
我们在设计水钟时，要提前做好设计方案。 （ ）
我们不可以控制滴漏的速度。 （ ）
水钟在我国古代又叫做“刻漏”，是根据滴水的等时性原理来计时的。 （ ）
拓展应用
简答题
（1）请解释一下古代受水型水钟时如何工作的？
（2）影响水钟计时准确的因素有哪些？
参考答案
一、基础过关
填空题
（1）水钟
（2）沙漏
（3）稳定的
（4）受水型水钟 泄水型水钟
（5）滴漏的速度
二、综合训练
1．选择题
（1）B
（2）A
（3）A
（4）C
（5）A
2．判断题
（1）×
（2）√
（3）√
（4）×
（5）√
三、拓展应用
简答题
（1）水滴以固定的速度滴入圆筒，使得浮标随水量的增加而逐渐上升，从而显示流逝的时间。
它的漏壶有上下两级，当下级漏壶向箭壶供水时，上级漏壶则为下级漏壶补水，从而提高了漏壶水位的稳定度和计时的准确度。较高级的浮箭漏可以有数个补偿壶（包括漫流壶），多级供水，进一步保证流量的稳定。
（2）第一，如果容器的形状不规则容易造成刻度的标识错误；第二，因为开始时容器里装了比较多的水，水的重量产生的压力比较大，开始滴漏速度回快一些。随着容器中的水位逐步下降，水的压力也越来越小，这样就影响了滴水的速度。
《我的水钟》学案
一、学习目标
通过一定的装置里，流水能够用来计时；通过控制滴漏的速度可以使水钟更加准确的计时。
重点难点
1．设计制作水钟。
2．控制漏水速度。
三、导学问题
1.我准备做一个什么类型的水钟？
2.怎样控制漏水的速度？
3.如何来划分10分钟的时间刻度呢？
4.制作一个滴漏。思考：怎样制作一个能以固定的速度滴水的滴漏？
5.用做好的水钟与钟表对照，我们的水钟计时准确吗？
6.讨论：影响水钟计时准确的因素有哪些？
如：盛水容器的形状、滴漏速度的控制、刻度划分的准确度等。
7.思考：怎样改进我们的水钟？
四、参考资料
1．滴漏
远古时期，人们已知以年为春夏秋冬四季循环一周的时间，而春、夏、秋、冬四季也很分明，又知月有越历可知为月历，也质易太阳及日历可知日历，而时辰计算虽然以可知，却难于精算精细的时间。于是，先贤者计时心思打动，便仔细的观察器岩洞水落滴石之道理来了。久而久之，名为计时的先贤，观察出岩洞水落滴石似又分明的节奏，便反复以一容器蓄水，下设一孔，令水滴下，寻找出其规律，以漏滴三下为一秒，以漏滴每六十秒共一百八十次为一分，有计算每六十分共一万零八百次为一时，每二时位滴漏二万一千六百次为一个时辰，暗喻日有十二辰之理，黄帝的臣子计时，就是根据这个道理，苦苦钻研了一十五年，终于发明成功了滴漏器皿，这样就能非常准确非常精确的以分秒计算秒、酚、时、辰并计日为钟，至此，大可司天象，又可以计算出十年、百年、千年、万年、万万年，为小可计分、秒，从此，所有人都可见微，也都可知著。先民们便都可以充分的把握好时间，循时而作任何社会发展的任何事务。
从此中华民族这个伟大的民族，这才彻底打破了先民们以日出而作、日落而息的模糊做事的概念，也从而可以精细打算到每日、每时、每分、每秒之工作了。
而根据水滴的规律而制造的计时装置，也就被命名为“滴漏”。这也是最早的计时器。在公元前1400年，出现的漏壶（沙漏或者滴漏）是第一个摆脱天文现象的计时仪器。它根据流沙从一个容器滴漏到另一个容器的数量来计量时间．古代人设计的“五轮沙漏”通过流沙从漏斗形的沙池流到初轮边上的沙斗里，以此来驱动初轮，从而带动各级机械齿轮的依次旋转．最后一级齿轮带动在水平面上旋转的中轮，中轮的轴心上有一根指针，指针则在一个有刻线的仪器圆盘上转动，以此来显示时刻，这种古老的显示方法几乎与现代时钟的结构完全相同。
时间
时间是一个较为抽象的概念，爱因斯坦在相对论中提出：不能把时间、空间、物质三者分开解释，“时”是对物质运动过程的描述，“间”是指人为的划分。时间是思维对物质运动过程的分割、划分。
在相对论中，时间与空间一起组成四维时空，构成宇宙的基本结构。时间与空间在测量上都不是绝对的，观察者在不同的相对速度或不同时空结构的测量点，所测量到时间的流逝是不同的。广义相对论预测质量产生的重力场将造成扭曲的时空结构，并且在大质量（例如：黑洞）附近的时钟之时间流逝比在距离大质量较远的地方的时钟之时间流逝要慢。现有的仪器已经证实了这些相对论关于时间所做精确的预测，并且其成果已经应用于全球定位系统。另外，狭义相对论中有“时间膨胀”效应：在观察者看来，一个具有相对运动的时钟之时间流逝比自己参考系的（静止的）时钟之时间流逝慢。
就今天的物理理论来说时间是连续的、不间断的，也没有量子特性。但一些至今还没有被证实的，试图将相对论与量子力学结合起来的理论，如量子重力理论、弦理论、M理论等，预言时间是间断的，有量子特性的。一些理论猜测普朗克时间可能是时间的最小单位。
根据斯蒂芬·威廉·霍金（STEPHEN WILLIAM HAWKING）所解出广义相对论中的爱因斯坦方程式，显示宇宙的时间是有一个起始点，由大爆炸开始的，在此之前的时间是毫无意义的。而物质与时空必须一起并存，没有物质存在，时间也无意义。
时间是一个抽象概念，包括分、秒或者是年、月，都是人们发明出的一个便于记录万物运动规律的记录单位，如公里、米等。但时间本身是不存在的，所以时间倒流或回到过去，其实是建立在一个不存在的逻辑基础上的。
目前最广泛被接受关于时间的物理理论是阿尔伯特·爱因斯坦的相对论。在相对论中，时间与空间一起组成四维时空，构成宇宙的基本结构。时间与空间都不是绝对的，观察者在不同的相对速度或不同时空结构的测量点，所测量到时间的流易是不同的。狭义相对论预测一个具有相对运动的时钟之时间流易比另一个静止的时钟之时间流易慢。在一九七一年，物理学家哈菲尔（Joe Hafele）与基廷（Richard Keating）做了证明。他们将高度精确的原子钟放在飞机上绕着世界飞行，然后将读到的时间与留在地面上完全一样的时钟做比较。结果证实：在飞机上的时间流易得比实验室里的慢。据爱因斯坦的理论，当移动的速度越快，时间流易速度越慢，当移动速度达到光速的一半时，时间约慢13%。
另外，广义相对论预测质量产生的重力场将造成扭曲的时空结构，并且在大质量（例如黑洞）附近的时钟之时间流易比在距离大质量较远的地方的时钟之时间流易要慢。现有的仪器已经证实了这些相对论关于时间所做精确的预测，并且其成果已经应用于全球定位系统。
就今天的物理理论来说时间是连续的，不间断的，也没有量子特性。但有一些理论试图将相对论与量子力学结合起来，如量子引力理论，弦理论，M理论，预言时间是间断的，有量子特性的；但它们还没有被实验证明过的。另有一些理论猜测普朗克时间可能才是时间的最小单位。
根据史提芬·霍金所解出广义相对论中的爱因斯坦方程式，显示宇宙的时间是有一个起始点，由大霹雳（或称大爆炸）开始的，在此之前的时间是毫无意义的。而物质与时空必须一起并存，没有物质存在，时间也无意义。不过最近，霍金推翻了他自己的理论。
从人类的开始人们就知道时间是不可逆的，人出生，成长，衰老，死亡，没有反过来的。玻璃瓶掉到地上摔破，没有破瓶子从地上跳起来合整的。古典力学无法解释时间的不可逆性。两个粒子弹性碰撞的过程顺过来反过去没有实质上的区别。时间的不可逆性只有在统计力学和热力学的观点下才可被理论地解释。热力学第二定律说在一个封闭的系统中（我们可以将宇宙看成是最大的可能的封闭系统）熵只能增大，不能减小。宇宙中的熵增大后不能减小，因此时间是不可逆的。
最早研究时间的科学不是物理学，而是天文学。天文学的一个最重要的任务就是测量时间，从确定日的长短，四季的变化，到制定历法。在古代中国和在西方一样，制定历法的需要是推动天文学理论发展的重要因素之一。
今天的天文学已与历法或时间测量毫无关联了，但天文学观测对时间概念的发展依然非常重要。天体发出的光到地球上被观测到需要一定的时间。离地球越远的天体发出的光需要的时间也越长，因此对宇宙越远的地方的观测也是对宇宙越古老的时间的观测。现在最被公认的宇宙学理论（宇宙大爆炸理论）认为时间与空间和宇宙内的质能一样是在140亿年前产生的。目前的天文学观测估计宇宙的扩展是没有尽头的，因此时间也应该是没有尽头的。
传统哲学对时间研究：古代的本体论采取独断的口吻宣布时间的本质和属性，近代的认识论采取主客对立、非此即彼的态度判断时间的本质和属性，近现代的现象学和存在论者则从抽象的人出发去探索时间的本质问题。 现在哲学家对于时间有两派不同的观点：一派认为时间是宇宙的基本结构，是一个会依序列方式出现的维度，艾萨克·牛顿就对时间有这様的观点，因此也称为“牛顿式的时间”。另一派认为时间不是任何一种已经存在的维度，也不是任何会“流动”的实存物，时间只是一种心智的概念，配合空间和数可以让人类对事件排先后顺序及进行比较。依照戈特弗里德·莱布尼茨及伊曼努尔·康德的传统，第二派的观点认为空间和时间“本身并不存在，而是我们表达事物方式的产物”。
在文学中，时间的流易和不可逆性是一个古今中外一再提到的内容。光阴似箭，日月如梭，这句成语既体现了古人对时间的最直接的领会：日与夜、光与阴的交汇，也体现了古人对时间不可逆性的认识以及对此的感慨。
将地球表面按经线划分的24个区域。当我们在上海看到太阳升起时，居住新加坡的人要再过半小时才能看到太阳升起。而远在英国伦敦的居民则还在睡梦中，要再过8小时才能见到太阳呢。世界各地的人们，在生活和工作中如果各自采用当地的时间， 对于日常生活、交通等会带来许许多多的不便和困难。为了照顾到各地区的使用方便，又使其他地方的人容易将本地的时间换算到别的地方时间上去。有关国际会议决定将地球表面按经线从东到西，划成一个个区域，并且规定相邻区域的时间相差1小时。在同一区域内的东端和西端的人看到太阳升起的时间最多相差不过1小时。当人们跨过一个区域，就将自己的时钟校正1小时（向西减1小时，向东加1小时），跨过几个区域就加或减几小时。这样使用起来就很方便。现今全球共分为24个时区。由于实用上常常1个国家，或1个省份同时跨着 2个或更多时区，为了照顾到行政上的方便，常将1个国家或 1个省份划在一起。所以时区并不严格按南北直线来划分， 而是按自然条件来划分。例如，中国幅员宽广，差不多跨5个时区，但实际上在只用东八时区的标准时即北京时间为准。
区时：一种按全球统一的时区系统计量的时间。每当太阳当头照的时候，就是中午12点钟。但不同地方看到太阳当头照的时间是不一样的。例如，上海已是中午12点时，莫斯科的居民还要经过5个小时才能看到太阳当头照；而澳大利亚的悉尼人早已是下午2点钟了。所以如果各地方都使用当地的时间标准，将会给行政管理、交通运输、以及日常生活等带来很多不便。为了克服这个困难，天文学家就商量出一个解决的办法：将全世界经度每相隔15度划一个区域，这样一共有24个区域。在每个区域内都采用统一的时间标准，称为“区时”。而相邻区域的区时则相差1个小时。当人们向东 从一个区域到相邻的区域时，就将自己的钟表拨快1小时．走过几个区域就拨快几个小时。相反当人们向西从一个区域到相邻的区域时，就将自己的钟表拨慢1小时．走过几个区域就拨慢几个小时。在飞机场等交通中心．常将世界各大城市所对应的区时，用图表示出来，以方便旅客。
中国共分五个时区：1、中原时区：以东经120度为中央子午线。2、陇蜀时区：以东经105度为中央子午线。3、新藏时区：以东经90度为中央子午线。4、昆仑时区：以东经75（82.5）度为中央子午线。5、长白时区：以东经135（127.5）度为中央子午线。1949年后，改用北京时间。
授时系统是确定和发播精确时刻的工作系统。每当整点钟时，正在收听广播的收音机便会播出“嘟、嘟…….....”的响声．人们便以此校对自己的钟表的快慢。广播电台里的正确时间是哪里来的呢？它是由天文台精密的钟去控制的。那么天文台又是怎样知道这些精确的时间呢？我们知道，地球每天均匀转动一次，因此，天上的星星每天东升西落一次。如果把地球当作一个大钟．天空的星星就好比钟面上表示钟点的数字。星星的位置天文学家已经很好测定过，也就是说这只天然钟面上的钟点数是很精确知道的。天文学家的望远镜就好比钟面上的指针。在我们日常用的钟上，是指针转而钟面不动，在这里看上去则是指针“不动”，“钟面”在转动。当星星对准望远镜时，天文学家就知道正确的时间， 用这个时间去校正天文台的钟。这样天文学家就可随时从天文台的钟面知道正确的时间。然后在每天一定时间，例如，整点时，通过电台广播出去，我们就可以去校对自己的钟表，或供其他工作的需要。
天文测时所依赖的是地球自转，而地球自转的不均匀性使得天文方法所得到的时间（世界时）精度只能达到10-9，无法满足二十世纪中叶社会经济各方面的需求。一种更为精确和稳定的时间标准应运而生，这就是“原子钟”。世界各国都采用原子钟来产生和保持标准时间，这就是“时间基准”，然后，通过各种手段和媒介将时间信号送达用户，这些手段包括：短波、长波、电话网、互联网、卫星等。这一整个工序，就称为“授时系统”。
格林尼治时间：亦称“世界时”。格林尼治所在地的标准时间。不光是天文学家使用格林尼治时间，就是在新闻报刊上也经常出现这个名词。我们知道各地都有各地的地方时间。如果对国际上某一重大事情，用地方时间来记录，就会感到复杂不便。而且将来日子一长容易搞错。因此，天文学家就提出一个大家都能接受且又方便的记录方法，那就是以格林尼治的地方时间为标准。格林尼治是英国伦敦南郊原格林尼治天文台的所在地，它又是世界上地理经度的起始点。对于世界上发生的重大事件，都以格林尼治的地方时间记录下来。一旦知道了格林尼治时间，人们就很容易推算出相当的本地时间。例如，某事件发生在格林尼治时间上午8 时，中国在英国东面，北京时间比格林尼治时间早8小时，我们就立刻知道这次事情发生在相当于北京时间16时，也就是北京时间下午4时，即从东+8个时区，加8个小时。
大约西周之前，古人就把一昼夜均分为100刻，在漏壶箭杆上刻100格。折合成现代计时单位，则1刻等于14分24秒。“百刻制”是中国最古老、使用时间最长的计时制。
到了汉代，在使用“百刻制”的同时，又采用以圭表测量太阳射影长短来判断时间的“太阳方位计时”法。圭表由两部分组成：一是直立于平地上的测日影的标杆或石柱，叫做表；一为正南正北方向平放的测定表影长度的刻板，叫做圭。既然日影可以用长度单位计量，所以才有“一寸光阴一寸金”的俗语。圭表所测得的每一太阳方位，渐渐有了一个固定的名称，这就是时辰的来历。到了隋唐，“太阳方位计时”正式演变为“十二时辰计时”。“百刻制”与“十二时辰计时”并用，使得中国古代的计时制趋于完善。
明末清初，西方机械钟表传入中国，在采用十二时辰的同时，也兼用一天二十四小时的计时法。由于百刻制不能与十二个时辰整除，不好计算，又先后改为96刻、108刻和120刻。到了清代才正式规定一昼夜为96刻，每个时辰八刻，又区分为上四刻和下四刻。
中国古典小说常有“午时三刻开斩”的说法，如，《西游记》第九回：“却说魏征丞相在府，夜观乾象，正萟宝香，只闻得九霄鹤唳，却是天差仙使，捧玉帝金旨一道，着他午时三刻，梦斩泾河老龙。”午时三刻，按照的计时方法，是差十五分钟到正午12点。按阴阳家说法，此时是阳气最盛，而现代天文学认为正午最盛，两者说法略有不同。午时三刻是古代重罪犯人行斩刑的时辰，此时开刀问斩，阳气最盛，人死后的阴气会立刻消散，罪大恶极的犯人，被斩后“连鬼都不得做”，以示严惩。罪刑轻者，可在正午开刀行斩刑，让其有鬼做。所以，“午时三刻，梦斩泾河老龙”，以显示老龙罪行极重。
《我的水钟》教案
教学目标
知识与技能
1．通过一定的装置，流水能够用来计时，因为滴漏能够保持水在一定的时间内以稳定的速度往下流。
2．我们可以控制滴漏的速度，从而使水钟计时更加准确。
过程与方法
1．设计制作水钟的方案。
2．利用剪刀、塑料瓶等简单工具和材料制作一个简易的水钟。
3.经历思考方案----制订计划-----实施方案-----检验成果------寻找原因------改进实验的探究过程。
情感态度和价值观
1．感受科学制作带来的乐趣。
2．体会到在科学研究中分工、合作，和谐地开展探究是重要的。
3.体验到完成一个科学制作需要不断重复实验，在实验中逐步完善。
教学重点
设计制作水钟。
教学难点
控制漏水速度。
教学方法
实验法、探究法
课前准备
为每个小组准备一把美工刀、两个塑料瓶、一个时钟、一只记号笔和尺子。教师自己准备一个医院输液用的管子。
课时安排
1课时
教学过程
导入新课
出示一些关于流水的图片，观察水流的特点。
新课学习
（一）设计“水钟”：
1.我准备做一个什么类型的水钟？
2.用画图的方法把我们的设计方案表示出来。
（二）做一个“水钟”：
1.制作一个滴漏。思考：怎样制作一个能以固定的速度滴水的滴漏？
2.标出时间刻度。
确定合适的滴水速度，用手表计时，在容器壁上标出水流出或接水1分钟和5分钟时的水位刻度。
然后，依水位老推算时间，分别标出1分钟~10分钟的时间刻度。
3.小组讨论后，进行制作。
（三）用水钟计时：
1.用做好的水钟与钟表对照，我们的水钟计时准确吗？
2.讨论：影响水钟计时准确的因素有哪些？
如：盛水容器的形状、滴漏速度的控制、刻度划分的准确度等。
3.思考：怎样改进我们的水钟？
4.实践尝试、改进。
结论总结
通过一定的装置，流水能够用来计时，因为滴漏能够保持水在一定的时间内以稳定的速度往下流。
课堂练习
我们可以控制（ ），从而使水钟计时更加准确。
在制作水钟的过程中，我们用来做水钟的瓶子应该是（ ）。
( )是制作水钟的前提。
随着容器中的水位（ ），水的压力也（ ），这样就影响了滴水的速度。
作业布置
课后完成资源与评价上的内容。
板书设计
我的水钟
设计水钟：受水型？泄水型？
制作水钟：滴漏？刻度？
使用水钟：准确吗？
改进水钟：哪些因素？
课件17张PPT。《我的水钟》导入新课导入新课新课学习
1.想一想：我准备做一个什么类型的水钟？
2.怎样做？
材料：两个塑料瓶设计“水钟”新课学习制作工具抹布笔美工刀电子表水槽新课学习制作材料塑料瓶可粘贴纸条水新课学习画水钟的草图：新课学习根据草图，制作水钟需要几个步骤呢？甲瓶乙瓶做一个“水钟”新课学习制作水钟提示：1.注意在使用美工刀不要伤到自己和同学。
2.要按照设计的步骤进行制作。
新课学习画刻度受水型水钟刻度泄水型水钟刻度新课学习1.计时前粘好画刻度线纸条。
2.擦干塑料瓶上的水。
3.计时同学与画刻度线同学互相配合。
4.扶住水钟，不要让水钟倒掉。分工：1号同学 画刻度
2号同学 稳定水钟
3号同学 计时
4号同学 粘纸条制作水钟提示：新课学习 检验：用做好的水钟与电子表对照5分钟，我们的水钟计时准确吗？影响水钟计时准确的因素有哪些？盛水容器的形状 滴漏速度的控制 刻度划分的准确度 ……怎样改进我们的水钟？用水钟计时课堂练习1.我们可以控制（ ），从而使水钟计时更加准确。
2.在制作水钟的过程中，我们用来做水钟的瓶子应该是（ ）。
3.( )是制作水钟的前提。
4.随着容器中的水位（ ），水的压力也（ ），这样就影响了滴水的速度。滴漏的速度圆柱形可行的计划逐步下降越来越小结论总结 通过一定的装置，流水能够用来计时，因为滴漏能够保持水在一定的时间内以稳定的速度往下流。作业布置课后完成资源与评价上的内容板书设计 我的水钟
设计水钟：受水型？泄水型？
制作水钟：滴漏？刻度？
使用水钟：准确吗？
改进水钟：哪些因素？
