資源簡介

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：
①取一支香分別在香的1/4、1/2、3/4處做標記。
②點燃這根香并記錄香燃燒到每個標記的時間。
③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：
①按照圖中所示，安裝好實驗裝置。
②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。
③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。
④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？
①在制作前，需要有一個設計方案。
②制作水鐘需要哪些材料？
③怎樣控制水鐘漏水的速度？
④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：
1582～1583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：
①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。
②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。
③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：
①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。
②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：
①利用最長擺繩的擺，測量30秒擺動的次數，測量三次。
②利用中等長度擺繩的擺，測量30秒擺動的次數，測量三次。
③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：
①設計方案，②制作鐘擺，③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,14÷2=7,7點位置對準太陽,此時12點位置的指向即是北方。

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