2.1时间的测量ppt课件

1、时间时间概念概念单位换算方法单位换算方法测量工具测量工具( (品种、使用方法）品种、使用方法）时间时间幻灯幻灯片片 3时刻时刻你知道自己的脉搏每分钟跳你知道自己的脉搏每分钟跳动的次数吗？动的次数吗？ 1. 哪些东西可以当作计时工具？ (1)我们可以根据生活中的哪些自然现象来确定或感知时间？ (2)我们还可以利用哪些工具来计算或测量时间？讨论讨论 日升日落、月形变化、四季变化、电线杆的影子、日升日落、月形变化、四季变化、电线杆的影子、 枫叶红了、候鸟迁徙等）枫叶红了、候鸟迁徙等）手表、闹钟、沙漏、停表等等手表、闹钟、沙漏、停表等等 (3) (3)这些自然现象和计时工具为什么能够用来计时呢？这些自

2、然现象和计时工具为什么能够用来计时呢？ 有的自然现象或计时机械都可以当作计时工具，是因为它们具有的自然现象或计时机械都可以当作计时工具，是因为它们具有哪些共同的特征？有哪些共同的特征？它们一直都在作有规律的变化。它们一直都在作有规律的变化。蜡烛燃烧易受外界影响，如有风的时候蜡烛燃烧更快，蜡烛燃烧易受外界影响，如有风的时候蜡烛燃烧更快， 不适宜作计时工具。不适宜作计时工具。3.3.时间的单位及换算时间的单位及换算(1)(1)讨论：举出生活中常用的计时单位。讨论：举出生活中常用的计时单位。 年、月、天、时、分、秒；星期、季度等年、月、天、时、分、秒；星期、季度等905400(4)(4)练一练：练一

3、练：1.51.5时时 分分 秒。秒。(3)(3)各单位之间的换算：各单位之间的换算：时分秒；时分秒；1 1毫秒毫秒0.0010.001秒秒一般地，年个月天时。一般地，年个月天时。(2) (2) 国际制主单位是秒，用符号国际制主单位是秒，用符号 S S 表示。常用单位还有表示。常用单位还有 时时(h)(h)、分、分minmin）、毫秒）、毫秒ms)ms)常常用用计计时时器器电子停表电子停表古代计时器古代计时器-日晷日晷 漏刻计时的奥秘。漏刻计时的奥秘。“漏漏 (漏壶漏壶) 刻刻 (刻刻箭箭)”是利用水量多少来计量时间的仪器。是利用水量多少来计量时间的仪器。漏刻是全天候计时仪器，能弥补日晷受漏刻是

4、全天候计时仪器，能弥补日晷受太阳有没有露脸太阳有没有露脸 (阴晴阴晴)、或昼夜的局限，、或昼夜的局限，是我国古代重要的计时器。古代计时器是我国古代重要的计时器。古代计时器“漏壶相当于现代的钟表，漏壶的结漏壶相当于现代的钟表，漏壶的结构不断改进，计时性能也随之更加科学。构不断改进，计时性能也随之更加科学。由原来的单级壶，发展到东汉的二级漏由原来的单级壶，发展到东汉的二级漏壶，晋代出现三级漏壶，甚至唐代出现壶，晋代出现三级漏壶，甚至唐代出现了四级漏壶等多级漏壶。例如，宋代沈了四级漏壶等多级漏壶。例如，宋代沈括的浮漏就是一组多级漏壶系统：最上括的浮漏就是一组多级漏壶系统：最上层摆设的称为求壶，是专为

5、下级壶供水层摆设的称为求壶，是专为下级壶供水用的水源壶；第二层摆了两只壶，高的用的水源壶；第二层摆了两只壶，高的叫负壶、低的叫废壶，负壶的作用是保叫负壶、低的叫废壶，负壶的作用是保持水流的稳定，并保证水位在指定高度，持水流的稳定，并保证水位在指定高度，超水位的多余水则流入废壶，最下边的超水位的多余水则流入废壶，最下边的是建壶，由负壶滴落的稳压水，滴入建是建壶，由负壶滴落的稳压水，滴入建壶，并以容纳水量的多少，来显示时刻。壶，并以容纳水量的多少，来显示时刻。水运浑象既然受漏壶流水的操作，当然水运浑象既然受漏壶流水的操作，当然也能准确地反映出时间。本馆中国科学也能准确地反映出时间。本馆中国科学与技

6、术厅所展示的与技术厅所展示的“水运仪象台水运仪象台”，就是，就是一套运用水流的稳定操作既能计时且能一套运用水流的稳定操作既能计时且能报时的系统。报时的系统。 2、古代的记时器、古代的记时器 钟表计时的奥秘。公元钟表计时的奥秘。公元1504年年 ，华耳，华耳 (Walther) 发明了机械时钟。刚开始并发明了机械时钟。刚开始并不准确不准确 。1656 年惠更斯年惠更斯 (C. Huygens) 将钟锤的摆动加装在机械时钟后，原本不很将钟锤的摆动加装在机械时钟后，原本不很可靠的时钟就准确了起来了。当机械钟变得较准确后，人们就将它们安装在教堂可靠的时钟就准确了起来了。当机械钟变得较准确后，人们就将它

7、们安装在教堂的塔上或是公共建筑的高处。这样，城镇里所有的人都可由同一个时钟得知有共的塔上或是公共建筑的高处。这样，城镇里所有的人都可由同一个时钟得知有共识的时间，也养成了他们守时的习惯。至于现在，大部分的人都会戴着自己的随识的时间，也养成了他们守时的习惯。至于现在，大部分的人都会戴着自己的随身计时器身计时器 表。表。 你知道为什么有摆锤的钟会比先前的机械时钟来得准确吗你知道为什么有摆锤的钟会比先前的机械时钟来得准确吗?换句话说，你知道换句话说，你知道怎样才能让机械式运转的时钟能周而复始且怎样才能让机械式运转的时钟能周而复始且“规律精准地呈现每一时刻呢规律精准地呈现每一时刻呢 ? 仔细观察仔细观

8、察:有一个控制机械运转的装置，我们称它为有一个控制机械运转的装置，我们称它为“卡子卡子”，它是控制机械运，它是控制机械运转时不会太快、也不会太慢的装置。相同原理，转时不会太快、也不会太慢的装置。相同原理， “水运仪象台水运仪象台”，也有一套控制齿，也有一套控制齿轮稳定运转的操作装置，我们称它为轮稳定运转的操作装置，我们称它为“擒纵器擒纵器”，其功用相当于卡子。，其功用相当于卡子。原原子子钟钟原子钟原子钟 时间的单位是秒。随着科学技术的发展，秒的定义曾时间的单位是秒。随着科学技术的发展，秒的定义曾作过两次重大的修改。作过两次重大的修改。 最早，人们是利用地球自转运动来计量时间的，基本最早，人们是

9、利用地球自转运动来计量时间的，基本单位是平太阳日。单位是平太阳日。19世纪末，将一个平太阳日的世纪末，将一个平太阳日的1/86400作为一秒，称作世界时秒。作为一秒，称作世界时秒。 由于地球的自转运动存在着由于地球的自转运动存在着不规则变化，并有长期减慢的趋势，使得世界时秒逐年变不规则变化，并有长期减慢的趋势，使得世界时秒逐年变化，不能保持恒定。因而，按此定义复现秒的准确度只能化，不能保持恒定。因而，按此定义复现秒的准确度只能达到一亿分之一秒。达到一亿分之一秒。1960年国际计量大会决定采用以地球年国际计量大会决定采用以地球公转的运动为基础的历书时秒作为时间单位，即将公转的运动为基础的历书时秒

10、作为时间单位，即将1900年年初附近，太阳的几何平黄经为初附近，太阳的几何平黄经为2794148“.04的瞬间作为的瞬间作为1900年年1月月O日日12时整，从该时刻起算的回归年的时整，从该时刻起算的回归年的1/31556925.9747作为一秒。按此定义复现秒的准确度提高作为一秒。按此定义复现秒的准确度提高到十亿分之一秒。到十亿分之一秒。 1967年，国际计量大会决定采用原子秒定义取代历书年，国际计量大会决定采用原子秒定义取代历书时秒定义。即将铯时秒定义。即将铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃原子基态的两个超精细能级之间跃迁相对应辐射的迁相对应辐射的9192631770个周期所持续的时

11、间定义为一个周期所持续的时间定义为一秒。按此定义复现秒的准确度已优于十万亿分之一秒。原秒。按此定义复现秒的准确度已优于十万亿分之一秒。原子在发生能级跃迁时以电磁波形式辐射或吸收能量，该电子在发生能级跃迁时以电磁波形式辐射或吸收能量，该电磁波的频率和周期精确地与原子的微观结构相对应，所以磁波的频率和周期精确地与原子的微观结构相对应，所以极为稳定。人们利用这一特性制成了各种各样性能优异的极为稳定。人们利用这一特性制成了各种各样性能优异的原子钟。实验室型的铯束原子钟是复现原子秒定义的时间原子钟。实验室型的铯束原子钟是复现原子秒定义的时间频率基准器，具有最高的准确度和长期稳定度。氢原子钟频率基准器，具

12、有最高的准确度和长期稳定度。氢原子钟是激射器型的，它的短期稳定度优于铯原子钟，但因受到是激射器型的，它的短期稳定度优于铯原子钟，但因受到贮存泡贮存泡“壁移效应的限制，准确度比铯原子钟低一个数壁移效应的限制，准确度比铯原子钟低一个数量级。铷原子钟是气泡型的，结构简单，轻便价廉虽然准量级。铷原子钟是气泡型的，结构简单，轻便价廉虽然准确度不高，但短期稳定度尚好，作为工作标准是很适宜的。确度不高，但短期稳定度尚好，作为工作标准是很适宜的。此外，人们正在研究利用离子贮存技术和激光稳频技术制此外，人们正在研究利用离子贮存技术和激光稳频技术制造性能更好的原子钟。用选定的某一瞬间作为原点，用选造性能更好的原子

13、钟。用选定的某一瞬间作为原点，用选定的时间单位定的时间单位“秒进行连续不断的积累，就构成一个时秒进行连续不断的积累，就构成一个时间参照坐标系，叫做时标，或时间尺度。时标的原点称做间参照坐标系，叫做时标，或时间尺度。时标的原点称做时刻起点或起始历元。某一事件发生的瞬间与时标上某点时刻起点或起始历元。某一事件发生的瞬间与时标上某点相对应，此瞬间称做时刻。两个时刻之间的持续时间称做相对应，此瞬间称做时刻。两个时刻之间的持续时间称做时间间隔。到目前为止，时标不外是基于天文观测或对某时间间隔。到目前为止，时标不外是基于天文观测或对某些周期性重复运动的测量而获得。些周期性重复运动的测量而获得。 原子时标是

14、由连续不断工作着的原子钟得到的。对各原子时标是由连续不断工作着的原子钟得到的。对各自独立的原子时标加以平均，可以提高它们的均匀性国际自独立的原子时标加以平均，可以提高它们的均匀性国际时间局根据国际单位制时间单位秒的定义，以各国有关研时间局根据国际单位制时间单位秒的定义，以各国有关研究所运转的原子钟的读数为依据，进行加权平均得到的时究所运转的原子钟的读数为依据，进行加权平均得到的时间参考坐标叫做国际原子时间参考坐标叫做国际原子时(TAl)，它的起点是，它的起点是1958年年1月月O日日O时时O分分O秒秒(UT2)。 高度准确的标准频率和时间信号高度准确的标准频率和时间信号主要通过无线电波的发射和

15、传播提供给使用部门。按其载主要通过无线电波的发射和传播提供给使用部门。按其载波频率可分为超高频、高频、低频和甚低频发播，分别由波频率可分为超高频、高频、低频和甚低频发播，分别由专用授时台发播或由导航台、电视台、通信卫星等兼任。专用授时台发播或由导航台、电视台、通信卫星等兼任。由于传输特性不同，所以接收精度、接收范围、接收时间由于传输特性不同，所以接收精度、接收范围、接收时间以及校准设备操纵的难易和经济性各有不同，不同的用户以及校准设备操纵的难易和经济性各有不同，不同的用户可以根据需要和可能选择使用。可以根据需要和可能选择使用。电电子子停停表表机械停表车次车次区间区间发站开发站开到杭州站到杭州站

16、杭州站停杭州站停杭州站开杭州站开上海上海杭州杭州： ：北京北京杭州杭州： 从上表中获得了哪些信息？并将该列车时刻表从上表中获得了哪些信息？并将该列车时刻表中的空缺填完整。中的空缺填完整。 列车时刻表列车时刻表138:10我国计时仪器史的讨论我国计时仪器史的讨论十四世纪六十年代，我国的机械时钟已经脱离了天文仪器而独立了，不仅有复杂的传动系统十四世纪六十年代，我国的机械时钟已经脱离了天文仪器而独立了，不仅有复杂的传动系统棗齿轮系，还有擒纵调速部件棗天关、天锁和轴叶等，钟面和指针代替了怀抱时辰牌或漏箭的木棗齿轮系，还有擒纵调速部件棗天关、天锁和轴叶等，钟面和指针代替了怀抱时辰牌或漏箭的木偶人。倘能继

17、续努力，就可以把利用水的恒定流量或沙的力量为动力的状态改变为重锤、发条之偶人。倘能继续努力，就可以把利用水的恒定流量或沙的力量为动力的状态改变为重锤、发条之类，很快就可以敲开现代钟表的大门，使我国钟表技术有更大的飞跃，使我国在计时仪器制造史类，很快就可以敲开现代钟表的大门，使我国钟表技术有更大的飞跃，使我国在计时仪器制造史上居于前列，十分令人惋惜的是，没有做到这一点。主要原因有：上居于前列，十分令人惋惜的是，没有做到这一点。主要原因有： 3.1我国数千年来的封建统治束缚了生产力的发展，作为生产力中最重要的科学技术不仅不受我国数千年来的封建统治束缚了生产力的发展，作为生产力中最重要的科学技术不仅

18、不受重视，还被视为异端邪说。重视，还被视为异端邪说。“礼记礼记五制中就曾规定：五制中就曾规定：“（以奇技奇器以疑众，杀。（以奇技奇器以疑众，杀。”如李时如李时珍写珍写“本草纲目本草纲目”，宝贵资料被毁，几乎被置于死地。，宝贵资料被毁，几乎被置于死地。明太祖平元年间，司天监进水晶刻漏，中设二木偶人，按时自击钲鼓，太祖以其无益而碎之。明太祖平元年间，司天监进水晶刻漏，中设二木偶人，按时自击钲鼓，太祖以其无益而碎之。十五世纪初，伟大航海家郑和本可以早一百年就完成哥伦布征服非洲的功业。诚然遭到当局的阻十五世纪初，伟大航海家郑和本可以早一百年就完成哥伦布征服非洲的功业。诚然遭到当局的阻止。那时的中国人缺少动机，中国的经济不需要国外贸易。止。那时的中国人缺少动机，中国的经济不需要国外贸易。3.2我国十五世纪以前的时钟，原意不是为公众计时用，而是要向君王表演天文学原理，如谯我国十五世纪以前的时钟，原意不是为公众计时用，而是要向君王表演天文学原理，如谯楼大钟。具有若干个齿轮和一种擒纵调节器速机构，而这种的当初设计是来调节皇帝诏书的颁发，楼大钟。具有若干个齿轮和一种擒纵调节器速机构，而这种的当初设计是来调节皇帝诏书的颁发，以应天体运转，制造以应天体运转，制造“君权神授的舆论。君权神授的舆论。3.3官僚阶级的出现以及他们只受文学教育，无意于技术进步，注重压制商人，