课外读物优秀教学设计内容

一、教学目标

【知识与技能】

1.知道时间测量过程.

2.理解时间测量方法.

3.能根据历史发展研究时间测量仪器和原理.

【过程与方法】

1.经历“探究时间测量”的过程，体验探究物理规律的艰辛与喜悦。

2.领略通过时间测量发展过程物理研究方法。

【情感态度与价值观】

体验探究物理规律的方法和步骤，学习科学家严谨的科学态度。

二、教学重难点

【重点】

1.探究描述时间测量历史发展过程。

2.理解时间的测量方法。

【难点】

描述时间测量原理。

三、教学过程

环节一:新课导入

古代西安城的“晨钟暮鼓”，

古人划一昼夜为十二时辰，分别以地支（子丑寅卯）序之，每个时辰相当于今日的两个小时,以圭表或铜壶测得时辰，便击鼓报时，以便让民众知晓。但鼓声传的范围有限，齐武帝（ 483 年－ 493 年）时，为使宫中都能听见报时声，便在景阳楼内悬一口大铜钟，改为只在晚上击鼓报时，首开先河。为了使使钟声传播更远，除了铜钟越铸越大之外，还建较高的钟楼，与鼓楼相对，朝来击钟，夜来击鼓所以从古代开始，就已经有了授时，人们几乎利用所有的通信手段进行授时，从晨钟暮鼓到午炮报时，再发展成为落球报时，都是古代人传递时间的手段。

高招一晨钟暮鼓

晨钟暮鼓授时是怎么来的?大约是在公元485年的一天，早上的太阳暖洋洋的照在南朝齐国的皇宫内，但作为这个国家的君主——齐武帝，现在却非常郁闷，因为皇宫的时间不对，他一直到现在还没有吃上早饭。

在这个都城，观测天象的官员非常敬业，用圭表、滴露等仪器测量出了准确的时间，每到整点都用鼓声向周围传递时间。

皇宫离他们敲鼓报时的地方太远，有的时候能听到鼓声，有的时候听不到鼓声，这样，皇宫里的时间就没有办法统一。

就像今天，他听到鼓声，知道吃饭的时间到了，但他的御厨却没有听到，还没有给他开饭。

“必须要统一皇宫的时间！”，齐武帝下定决心，并下令，在皇宫比较高的景云楼里挂起一个大钟，因为景云楼比较高，肯

定能听到报时的鼓声，根据鼓声敲响景云楼的大钟，整个皇宫都能清楚地知道准确的时间，再也不会耽误事情了。

能按时吃到早饭，齐武帝很高兴，但他却不知道，他更应该高兴的是他开创了一个“晨钟暮鼓”授时的新制度。

西安的钟楼和鼓楼

到了唐朝，晨钟暮鼓报时已经非常成熟了，大一点的城市都建有钟鼓楼。早上敲钟，城门打开，人们就可以随便进城出城活动了。晚上敲鼓，宵禁开始，所有的人禁止随意走动。

每个时辰都有不同的钟声或者鼓声告诉人们时间，悠扬、清脆的钟声能传几十公里，成为整个城市和周围村庄的人们用于生活、工作的标准时间。

“朝钟暮鼓不到耳，明月孤云长挂情。”、“百年鼎鼎世共悲，晨钟暮鼓无时休。”这些诗句，都是授时方法的写照。

高招二午炮报时

在清末到民国初年，耸起的楼宇阻挡了钟声，人们就找到了声音更大的装备——大炮，进入了午炮报时的时代。

在北京德胜门东侧的城墙上设有一座炮台，用来报时的“午炮”就架在这里。

炮台有电话与北京观象台连通，每当快到中午时，两个值班人分工合作，一人守在电话旁，听电话里传来的指令；另一人揭开炮衣，装好炮药、手持点燃的长香，站在炮位上静候指令下达。当北京观象台通过电话发来指令时，炮台上的人马上点燃炮药，午炮发出轰鸣，这声音响彻大街小巷，人们就知道：现在是中午12点，有钟表的赶忙对表。

北京古观象台

高招三夜间打更

在古代，还有另外一种专门在夜间进行时间传递的方法——打更，由此产生了一种巡夜的职业——更夫，更夫也俗称打更的。

在古代，人们缺少精确的报时手段，晚上的报时就几乎全靠打更的了，很多农村城镇都有打更的。那时候大家晚上少有文化娱乐生活，基本上是日出而作，日落而息。人们听到更夫的打更声，便知道了时间，人们都过着一种按部就班的平静生活。

更夫在夜间为人们传递时间

古代的更夫十分辛苦，晚上不能睡觉，而要守着滴漏(一种记时的东西)或燃香(也是计时的东西)，才能掌握准确的时间。从晚上七点开始打落更(一更)，每更两个小时，每夜要从一更到五更，没有六更(凌晨五时和六时)。

因为古人早睡早起，五更一过便开始起床做家务了，“一日之计在于晨”嘛，就连皇帝也在五更天便开始准备上朝了。

解放前上海外滩的“落球报时”，这些古老的授时方式，因自身的局限性已成为久远的历史西洋高招落球报时

在欧洲，当中国人进行午炮报时的时候，他们开发出了另外一种落球的报时方式。

最先进行落球报时的是英国伦敦的格林尼治天文台，每天中午13点整(有些地方是中午12点)，天文台钟楼顶端的圆球准时落下，附近海域停泊的船只据此调节船上的钟表，然后带着调好的钟表升帆出海。

虽然今天我们看这种方法有点粗疏，但海员对它却怀有崇敬之情，因为它为海员忠实服务近百年之久。17世纪以后，航海事业蓬勃发展，海员比任何人都更迫切地需要精密计时。对海员来说，精密时钟犹如生命线，没有它便难于知道船只的位置，就有触礁的危险。对于海员，“中午13点落下的圆球”是无比亲切的。

英国格林尼治天文台和美国海军天文台用于报时的圆球

我国曾经进行过落球授时的是上海，19世纪80年代，法租界当局就在法国码头设置信号站，正午时刻利用信号塔顶落球报时，为来往上海港的各国船只服务，时间由徐家汇观象台控制。

1.

随着科学技术的发展，进入20世纪后，人们开始通过无线电波向外传送标准时间信号。为了使发射的时间信号便于覆盖全国，国家授时中心授时部选择了位于我国版图几何中心位置的陕西省蒲城县境内，成为我国惟一的授时机构。目前授时部通过专用长波、短波、低频时码三个无线电授时台连续不停地发播我国的标准时间、标准频率信号。国家各个部门、各领域的广大用户只要通过接收机或其他定时终端，就可接收到国家授时中心授时部发出的标准时间。 随着人类对太空的探索不断取得进展，卫星授时系统也在发展。国家授时中心对于卫星授时技术的研究和仿真也取得了长足进展，相信不久的将来，我国自主的卫星授时系统也会进入国家授时体系。同时，网络授时、电话授时等方便、廉价的授时方式也已经对公众开通服务。 时间长河中

人生只有一秒 纵览中国计时发展的过程，就是一部社会科技进步的历史。从4000多年前尧帝时期的“土圭测景”开始，计时器具历经了日晷、漏刻、香篆钟、沙漏、机械水钟、机械钟、天文钟、石英钟、分子钟、原子钟……人类计时的精度已经达到3000万年不差一秒。现在，还在为更高的精度孜孜追求……

有人总结人的一生只有一秒。如果我们将已有45亿年历史的地球年龄设定为365天，那么，人的一生只有0.8秒。 日晷

是我国古代利用日影测得时刻的又一种计时仪器。通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。铜制的指针叫做“晷针”，

石制的圆盘叫做“晷面”。使用时，观察日影投在盘上的位置，就能分辨出不同的时间。日晷的计时精度能准确到刻（15分钟）。 日晷的工作原理：太阳东升西落，它所照射的物休的影子也会随着移动。在古代人们通过对这个自然现象的观察，学会了计算时间，发现了日晷。日晷，是最古老的、以日影测时的计时仪器，如今它已成为人类文明的象征。我国历史悠久、文化发达，也是世界上最早使用日晷测时的文明古国之一。迄今我国发现的最早的石刻日晷乃西汉初年的遗物，距今已有约2200年的历史了。在我国众多的古代科技成就史，以日影测时原理制作并应用的日晷，是一颗晶莹璀璨的明珠。?

主要内容包括：日晷概述、有关天文知识、画法几何有关知识、各种日晷晷面线图设计及日晷总体设计概要等。本书作者是上海交通大学机械学院教授，在阐述日晷的由来及其建造意义的基础上，侧重对其设计的核心问题——晷面线图设计展开研讨。根据地球运动规律，运用画法几何和解析几何的有关知识，对各种类型的日晷的晷面线图进行较为全面的分析研究。其中，重点是给出各种类型的日晷晷面线图设计公式及其推导过程，运用这些公式可方便地绘制出种类型日晷的晷面线图。

漏壶（漏刻） 漏刻是古代的一种计时工具，不仅古代中国用，而且古埃及、古巴比伦等文明古国都使用过。漏刻的发明年代已不可考，据史书记载，西周时就已经出现了漏刻。漏刻由漏壶和标尺两部分构成。漏壶用于泄水或盛水，前者称泄水型漏壶，后者称受水型漏壶。标尺用于标记时刻，使用时置于壶中，随壶内水位变化而上下运动。

最早的漏刻也称箭漏。使用时，首先在漏壶中插入一根刻有时刻的标竿，称为箭。箭下以一只箭舟相托，浮于水面。当水流出或流入壶中时，箭杆相应下沉或上升，以壶口处箭上的刻度指示时刻。

漏刻是一种典型的等时计时装置，计时的准确度取决于水流的均匀程度。早期漏刻大多使用单只漏壶，滴水速度受到壶

中液位高度的影响，液位高，滴水速度较快，液位低，滴水速度较慢。为解决这一问题，古人进一步创制出多级漏刻装置。所谓多级漏刻，即使用多只漏壶，上下依次串联成为一组，每只漏壶都依次向其下一只漏壶中滴水。这样一来，对最下端的受水壶来说，其上方的一只泄水壶因为有同样速率的来水补充，壶内液位基本保持恒定，其自身的滴水速度也就能保持均匀。

中国古代还出现过一些与漏刻结构原理类似的计时工具，如以称量水重来计量时间的称漏和以沙代水的沙漏等。但中国历史上使用时间最长、应用最广的计时装置还是漏刻。

即用一个在壶底或靠近底部凿有小孔的盛水工具，利用孔口流水

使铜壶的水位变化来计算时间。

我国发明的铜壶滴漏比外国制作的滴水计时器要早的多，成为历代计时的重要工具。 香篆钟 水钟尽管是有发展前途的，但是古人仍在广泛的领域进行不竭探索，在某些情况下，也可能有其他较水钟更为准确的计时方法，据宋代学者薛季宣说，除日晷刻漏之外，有一种香篆钟于十二世纪中叶在中国流行。荷兰高罗培著“狄仁杰断案传奇”中，记述了唐宫计时用的香篆钟为梅花形黄铜盘，盘子内梅花五瓣，各缭绕着一圈盘香，用以计时焚薰，称为“五孕祥云”。