2021年秋新教科版科學五年級上冊知識點整理第三單元 計量時間3.1.時間在流逝1.在沒有任何計時工具的情況下，我們可以根據一些自然現象，比如太陽東升西落去判斷時間。2.在遠古時代，人類用天上的太陽來計時，日出而作，日落而息，晝夜交替，太陽自然而然成了人類最早使用的時間單位。3.圭表圭表，是古代科學家發明的度量日影長度的一種天文儀器，由“圭”和“表”兩個部件組成。圭表和日晷一樣，也是利用日影進行測量的古代天文儀器。所謂高表測影法，通俗的說，就是垂直于地面立一根桿，通過觀察記錄它正午時影子的長短變化來確定季節的變化。垂直于地面的直桿叫“表”，水平放置于地面上刻有刻度以測量影長的標尺叫“圭”。4.日晷日晷，本義是指太陽的影子。現代的“日晷”指的是人類古代利用日影測得時刻的一種計時儀器，又稱“日規”。其原理就是利用太陽的投影方向來測定并劃分時刻，通常由晷針（表）和晷面（帶刻度的表座）組成。利用日晷計時的方法是人類在天文計時領域的重大發明，這項發明被人類沿用達幾千年之久。5.實驗一：觀察研究“一炷香”的時間實驗材料：一根香、插香的盤子、打火機、秒表等等。實驗要求以及方法：取一支香分別在香的1/4、1/2、3/4處做標記。點燃這根香并記錄香燃燒到每個標記的時間。填寫燃香時間記錄表。實驗現象：一根香平均分成了4部分，每一部分燃燒所花的時間基本相同。實驗結論：一炷香燃燒的時間為半個小時。通常情況下，一炷香燃燒的時間都是均勻的，因此在古時候沒有鐘表的時代里，大多數時候人們都可以用香燃燒的時間長短來大概計量時間。除了可以用香燃燒的時間來記錄時間，我們還可以用蠟燭燃燒的時間來記錄時間。6.研討問題1：古人曾用過哪些方法計時？這些方法為什么能夠幫助古人計時？方法一，利用太陽計時，日出而作，日落而息。因為太陽每天東升西落，時間變化是有規律的。方法二，利用太陽投射在地上的影子制作成日晷來計時。因為太陽投射在地上的影子也是有規律可循的，因此人們可以利用這一規律制作成可以計量時間的日晷。方法三，利用燃燒香來計時。因為燃燒相同長短、粗細的香所需的時間基本是相同的，因此可以用它來計量時間。問題2：蠟燭可以用來計時嗎？可以，因為蠟燭和香一樣，燃燒相同長短、粗細、等量的蠟燭所需的時間基本是相同的，因此可以大致的計量時間。3.2.用水計量時間1.古人除了使用日昝、燃香和蠟燭來計量時間之外，還曾經利用水來計時。2.實驗一：測量水流速度的變化實驗材料：鐵架臺、燒杯、量桶、塑料瓶（去掉底部，在瓶蓋上扎一個小孔）、鐵圈（用來固定塑料瓶）、計時器、自來水等等。實驗方法：按照圖中所示，安裝好實驗裝置。用剛才的瓶子裝200毫升的水，同樣讓水從瓶蓋的小孔中流出，并用量杯接住從瓶中流出的水。用計時器測量量杯里的水集聚到50毫升時用了多長時間？記錄在實驗記錄表上。利用同樣的方法測一測積聚到100毫升、150毫升的水分別需要多長時間。實驗現象：杯子中的水每增加50毫升，需要的時間基本是相同的。也就是說杯子中集聚50毫升的水，所需的時間都是基本相同的。實驗結論：這說明水的流動速度是均勻的，不存在忽快忽慢的現象。3.古代水鐘4.水鐘的工作原理：等時性原理。5.等時性原理：找一個空酒瓶子，灌滿水以后，倒立過來，讓水流出去。反復做幾次，水流完的時間總是一定的；第一次用幾秒鐘，第二次還是幾秒鐘。這就是等時性原理。6.研討問題1：水流的速度是均勻的嗎？怎樣才能讓水以均勻的速度往下流？水流的速度是均勻的。水的流速快慢主要受水鐘水壓大小的影響，也就是水的多少。以固定的速度往下流就要做到保證水壓的平穩，可以給水鐘進水中加一個分水槽，讓多余的水流到分水槽內，并保持一致呈加水狀態。也可以給水鐘加一個調節水速的開關，例如我們在醫院輸液時的那種開關。另外，水鐘滴孔要小，水量要相等。問題2：古代的水鐘用水滴有什么好處？人們是怎樣控制水以均勻的速度往下滴的？水流具有等時性原理。找一個空酒瓶子，灌滿水以后，倒立過來，讓水流出去。反復做幾次，水流完的時間總是一定的；第一次用幾秒鐘，第二次還是幾秒鐘。因為水的流動和香的燃燒都是一種運動，時間和運動有密切的關系，只有通過運動才能表現出流逝的時間。因此，量度時間離不開運動。人們為了讓水以均勻的速度往下滴，水鐘的設計非常巧妙：貯水壺上部一側有個小孔，多余的水可以從這個小孔溢出，這樣就能保持固定的水平面，保持恒定的壓力。水從貯水壺下部的小孔流出，注入受水壺，這個孔非常小，可以使水以均勻的速度往下滴。3.3.我們的水鐘1.人們曾經用一個底部鉆有小孔的碗放在水中，讓碗慢慢下沉來計量時間。2.古人曾經利用水來計時，為此，他們發明了水鐘。3.要想制作一個計時10分鐘的水鐘，我們要考慮到哪些問題呢？在制作前，需要有一個設計方案。制作水鐘需要哪些材料？怎樣控制水鐘漏水的速度？如何劃分10分鐘的時間刻度？4.在制作水鐘的過程中設計方案是至關重要的，因此我們拿到任務不要急著動手制作，而是同小組的同學坐下來認真討論，先拿出設計方案。5.制作水鐘的過程：設計方案制作測試評估與改進在水鐘制作的過程中，使用剪刀、鉆小孔等行為一定要注意安全。6.回顧一下我們制作水鐘的過程，想一想我們的水鐘計時準確嗎？制作簡單嗎？水鐘雖然能夠計時，但是因為受到各種因素的影響，計時很難十分精確。7.除了水可以制作計時工具之外，我們還可以利用沙子來制作計時工具。8.沙子能夠用來制作計時工具的原因和原理：沙子能夠用來制作計時工具，是因為它里面的沙子具有流動性，它像水一樣能夠勻速流動，并且流下一定量的沙子所需的時間是基本相同的。3.4.機械擺鐘1.擺鐘的出現大大提高了鐘表的精確度。2.鐘擺每分鐘擺動的次數是一樣的，都是60次。3.鐘擺擺動時是勻速擺動，不會忽快忽慢。4.鐘擺具有等時性特點。5.古代人們為了計量時間發明出了日昝、水鐘、沙漏等簡易的時鐘，這些簡易的時鐘可以讓我們知道大概的時間。但是利用這些儀器計時的時候，時間總是不是太精確。人們總是希望有更精確的鐘表出現。6.關于機械擺鐘的發明歷史：15821583年，意大利物理學家和天文學家伽利略發現了擺的等時性。1657年，荷蘭物理學家和天文學家克里斯蒂安.惠更斯利用擺的等時性原理發明了擺鐘。后經不斷改進，沿用至今。7.實驗一：自制一個擺，觀察擺運動的特點實驗材料：一根細繩、一個小重物、鐵架臺等等。實驗方法及活動要求：拿一根細繩，上端固定在鐵架臺上，下端掛一個小重物，做成一個簡單的擺。讓我們的擺自由擺動，幅度不要太大，測量并記錄他一分鐘擺動的次數。重復多次活動，測量并記錄我們的擺一分鐘擺動的次數。實驗現象：自制擺一分鐘擺動次數是一樣的。實驗結論：單擺具有等時性特點。8.同樣的擺每分鐘擺動的次數是一樣的，不同的擺每分鐘擺動的次數是不一樣的。擺在運動的過程中，由于受到空氣阻力、重力等等因素的影響，擺動的幅度越來越小，最后會停止下來。9.研討大家自己動手制作了一個擺，并且觀察了擺的運動，測量了一分鐘鐘擺擺動的次數。根據大家的統計結果，說一說你有什么發現？我發現小組使用同樣的擺，擺動的快慢是一樣的，每分鐘測得的次數是一致的。不同小組由于擺不一樣，擺動的快慢是不一樣的，所以測得的次數是不一樣的。除了次數上的不一樣，我們還觀察到擺的運動有什么特點？擺具有等時性特點。擺在擺動的過程中方向保持一致，不會發生變化。擺在運動的過程中，擺動的幅度會越來越小。3.5.擺的快慢1.不同的擺在一定時間內擺動的次數各不相同。2.擺的快慢與擺的長短有關，而與擺錘的質量沒有關系。3.思考討論影響擺的快慢的因素，作出預測：預測1：擺動快慢可能與擺錘的質量有關。預測2：擺動快慢可能與擺繩的長短有關。預測3：擺動快慢可能與擺幅的大小有關。4.實驗一：探究擺的快慢與擺錘質量的關系實驗要求：探究擺的快慢與擺錘質量的關系。實驗材料：鐵架臺、擺錘質量不等的擺、計時器等等產。實驗方法：把細繩固定在掛鉤上，下端掛一個擺錘，讓擺小幅度的自由改動，觀察擺30秒擺動的次數。保持擺繩長度不變，依次增加擺錘的質量，測量不同質量的擺30秒擺動的次數。實驗注意點：本次實驗中，會改變的條件：擺錘的質量分別是原來的質量兩倍質量、三倍質量。不會改變的條件：擺長度不變、30秒時間不變、擺動幅度不變。實驗現象：不管擺錘的質量是多少，30秒時間內擺支動次數是一樣的。實驗結論：通過本次實驗，我發現擺的快慢與擺錘質量沒有關系。5.實驗二：探究擺的快慢與擺繩長短的關系實驗要求：探究擺的快慢與擺錘長短的關系。實驗材料：鐵架臺、擺繩長短不同的擺、計時器、實驗記錄表等等產。實驗方法：利用最長擺繩的擺，測量30秒擺動的次數，測量三次。利用中等長度擺繩的擺，測量30秒擺動的次數，測量三次。利用最短擺繩的擺，測量30秒擺動的次數，測量三次。實驗注意點：本次實驗中，不會改變的條件：擺錘的質量、擺幅的大小。會改變的條件：擺繩的長短。實驗現象：擺繩長，擺動得慢，擺繩短，擺動得快。實驗結論：擺的快慢與擺繩的長短有關。擺繩越長，擺的越慢；擺繩越短，擺的越快。6.研討問題1：擺的快慢與什么因素有關？我們是怎么知道的？擺的快慢與擺繩長短有關。這一結論是我們通過實驗得知的。問題2：擺的快慢與擺繩長短有什么關系？擺繩越長，擺的越慢；擺繩越短，擺的越快。3.6.制作鐘擺1.不管是哪一個機械擺鐘，里面的鐘擺每分鐘擺動的次數都為60次。2.擺的快慢與擺繩的長度有關，擺繩越長，擺的越慢；擺繩越短，擺的越快。3.本節課制作鐘擺的任務：機械擺鐘里的鐘擺每分鐘擺動60次，讓我們制作一個一分鐘正好擺動60次的擺。怎樣才能制作出一個一分鐘正好擺動60次的擺呢？首先我們小組成員要共同討論交流，設計出一個方案，并且不停的修改和優化我們的設計方案。設計方案成功之后，就可以根據我們的設計方案選擇所需的材料來制作鐘擺了。4.制作鐘擺的材料：鐵架臺、細繩、回形針、螺母、秒表等。5.制作鐘擺的步驟：設計方案，制作鐘擺，測試鐘擺初步制作出我們的鐘擺之后，我們還要對我們制作的鐘擺進行反復測試，不斷調整和記錄，使制作完成的鐘擺正好一分鐘擺動60次。6.測試自制鐘擺的方法：問題1：我們怎樣測試和調整我們的鐘擺呢？如果擺動過快，我們該怎樣調整？如果擺動過慢，我們又該怎樣調整？如果擺動過快，我們可以調整擺線的長度，將擺線長度加長。如果擺動過慢，我們可以將擺線長度縮短。問題2：我們是不是每次測試都需要測試一分鐘擺動的次數？怎樣才能節約測試的時間呢？不需要，為了節約時間，我們可以測試擺在10秒鐘里是否擺了10次，不需要每次都測試一分鐘。7.研討一分鐘擺動60次的鐘擺，他的擺繩長短有什么特點呢？一分鐘擺動60次的鐘擺，擺繩大概在25厘米左右。不過由于測量誤差，實驗材料缺陷等等各方面的原因，我們在測量擺長時，擺長在24-26厘米之間都是正常的。3.7.計量時間和我們的生活1.人類的計時工具經過了漫長的演變，從最初的日出而作，日落而息，到后來的日昝、水鐘、燃香、蠟燭，再到后來的機械鐘，到現在我們使用的電子表、原子鐘等計時工具。2.我們每天都要通過鐘表來掌握時間、安排工作和作出決定。3.總結和比較人類計時工具的演變。計時工具的比較日昝水鐘擺鐘手表使用材料石頭水金屬石英準確性不準確不太準確比較準確準確計時原理太陽下物體影子變化的規律水滴的等時性原理擺的等時性原理機械原理方便程度不方便不太方便比較方便很方便缺陷不太準確比較笨重晚上不好用不太準確要有人看守要加水比較笨重攜帶不方便造價昂貴技術要求高4.不管是哪一種計時工具都有自己的特點，既有自己的優點，也有自己的缺點。不過隨著科技的發展，人們制作出來的計時工具越來越方便，越來越準確。5.日常生活中，我們在什么情況下，需要精確計時呢？航天器的發射過程需要精確計時，才能保證安全和成功。百米賽跑的時候需要精確計時，才能知道是否打破了記錄。時刻表可以保障交通有序運行，提醒我們準時到達。生活中用微波爐加熱食物，需要精確計時時間，過長或者過短都不利于食物的加熱。公交車、汽車、火車、飛機等交通工具，需要精確計時才能保證交通的有序運行。電視臺的節目需要精確計時，不然電視節目容易產生混亂。GPS定位系統需要精確計時，如果產生時間上的誤差，就會反映到空間上產生更大的差距。6.日常生活中更為精準的計時工具有：石英鐘、原子鐘、電子表、手機、電腦等。7.當今世界，計時最精確的是原子鐘，精度可以達到每2000萬年才誤差1秒。8.研討問題1：計時工具的設計運用了物體運動的什么規律？計時工具的設計運用了物體運動的周期性變化規律。問題2：說說我們知道的現代計時工具。現代計時工具主要有石英鐘表、電子表、手機、手環、原子鐘等。問題3：如果計時工具不準確，會給我們的生活帶來哪些影響？如果計時工具不準確，可能會影響我們日常生活的有序性，影響我們的交通的有序運行，讓我們的生活變得非常混亂；可能會影響科學科技的發展。9.在沒有導航儀的年代，航行在茫茫大海上的船員，曾利用鐘表來辨識自己所在的位置，讓船成功的從一個地方航行到另一個地方，他們是怎樣做到的呢？既然天體間的周期性運動可以計時,那反過來,計量時間可以推測出天體間的運動規律等。原理：地方時0點為正北。太陽在天上轉一周手表時針轉2周,手表時間除以2,正是太陽所在方位。操作：手表平放,以當地地方時的一半指向太陽,12點所在方位為北方。示例：以下午14點為例,142=7,7點位置對準太陽,此時12點位置的指向即是北方