計(jì)時(shí)儀器-省賽獲獎(jiǎng)教學(xué)設(shè)計(jì)

計(jì)時(shí)儀器中國(guó)古代的計(jì)時(shí)儀器有太陽(yáng)鐘和機(jī)械鐘兩類。太陽(yáng)鐘是以太陽(yáng)的投影和方位來(lái)計(jì)時(shí)，分別以土圭、圭表、日晷為代表。由于地球軌道偏心率以及地球傾角的影響，真太陽(yáng)時(shí)和平太陽(yáng)時(shí)是不一致的，機(jī)械鐘應(yīng)運(yùn)而生，代表有水鐘、香篆鐘、沙漏。鐘表的發(fā)展公元1300年以前，人類主要是利用天文現(xiàn)象和流動(dòng)物質(zhì)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)來(lái)計(jì)時(shí)。例如，日晷是利用日影的方位計(jì)時(shí)；漏壺和沙漏是利用水流和沙流的流量計(jì)時(shí)。東漢張衡制造漏水轉(zhuǎn)渾天儀，用齒輪系統(tǒng)把渾象和計(jì)時(shí)漏壺聯(lián)結(jié)起來(lái)，漏壺滴水推動(dòng)渾象均勻地旋轉(zhuǎn)，一天剛好轉(zhuǎn)一周，這是最早出現(xiàn)的機(jī)械鐘。北宋元祜三年(1088)蘇頌和韓公廉等創(chuàng)制水運(yùn)儀象臺(tái)，已運(yùn)用了擒縱機(jī)構(gòu)。1350年，意大利的丹蒂制造出第一臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的機(jī)械打點(diǎn)塔鐘，日差為15～30分鐘,指示機(jī)構(gòu)只有時(shí)針；1500～1510年，德國(guó)的亨萊思首先用鋼發(fā)條代替重錘，創(chuàng)造了用冕狀輪擒縱機(jī)構(gòu)的小型機(jī)械鐘；1582年前后，意大利的伽利略發(fā)明了重力擺；1657年，荷蘭的惠更斯把重力擺引入機(jī)械鐘，創(chuàng)立了擺鐘。1660年英國(guó)的胡克發(fā)明游絲，并用后退式擒縱機(jī)構(gòu)代替了冕狀輪擒縱機(jī)構(gòu)；1673年，惠更斯又將擺輪游絲組成的調(diào)速器應(yīng)用在可攜帶的鐘表上；1675年，英國(guó)的克萊門特用叉瓦裝置制成最簡(jiǎn)單的錨式擒縱機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)一直沿用在簡(jiǎn)便擺錘式掛鐘中。1695年，英國(guó)的湯姆平發(fā)明工字輪擒縱機(jī)構(gòu)；1715年，英國(guó)的格雷厄姆又發(fā)明了靜止式擒縱機(jī)構(gòu)，彌補(bǔ)了后退式擒縱機(jī)構(gòu)的不足，為發(fā)展精密機(jī)械鐘表打下了基礎(chǔ)；1765年，英國(guó)的馬奇發(fā)明自由錨式擒縱機(jī)構(gòu)，即現(xiàn)代叉瓦式擒縱機(jī)構(gòu)的前身；1728～1759年，英國(guó)的哈里森制造出高精度的標(biāo)準(zhǔn)航海鐘；1775～1780年，英國(guó)的阿諾德創(chuàng)造出精密表用擒縱機(jī)構(gòu)。18～19世紀(jì)，鐘表制造業(yè)已逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，并達(dá)到相當(dāng)高的水平。20世紀(jì)，隨著電子工業(yè)的迅速發(fā)展，電池驅(qū)動(dòng)鐘、交流電鐘、電機(jī)械表、指針式石英電子鐘表、數(shù)字式石英電子鐘表相繼問世，鐘表的日差已小于秒，鐘表進(jìn)入了微電子技術(shù)與精密機(jī)械相結(jié)合的石英化新時(shí)期。中國(guó)計(jì)時(shí)儀器史年表紀(jì)元朝代計(jì)時(shí)儀器史主要文獻(xiàn)公元前2357~2258年堯圭表、日晷測(cè)時(shí)已達(dá)相當(dāng)高的精度殷墟出土卜辭“尚書·堯典”公元前722~221年春秋戰(zhàn)國(guó)中國(guó)的漏壺記時(shí)已達(dá)很高的水平“周禮”、“初學(xué)記”、唐孔款達(dá)“詩(shī)疏”公元前201~公元9年西漢日晷和漏刻計(jì)時(shí)同時(shí)使用“前漢書”、“中國(guó)科學(xué)技術(shù)史”滴、清·梅文鼎“日晷”備考三考公元85年?yáng)|漢浮子和漏箭“玉函山房輯佚書”、張衡“漏水轉(zhuǎn)渾天儀制”公元132年?yáng)|漢張衡制漏水渾天儀“晉書”公元450公元450李蘭制“停表刻漏”，又名“馬上奔馳”“初學(xué)記”“初學(xué)記”梁殷夔制漫水或恒定水位漏殷夔“漏刻法”公元660年隋耿詢、宇文愷制大稱式刻漏，獻(xiàn)于隋煬帝“玉?！本硎?、“國(guó)史志”、“宋史”公元665年唐呂才制“多壺式受水壺刻漏”“事林廣記”、“六經(jīng)圖”公元618~906年唐唐代盛行赤道式日晷，并于十七世紀(jì)前傳入歐洲元·楊禹“山居新話”、“中國(guó)科學(xué)技術(shù)史”、清·梅文鼎“日晷”備考三考公元725年唐梁令瓚，一行制擒縱機(jī)構(gòu)“新唐書·天文志”、“中國(guó)科學(xué)技術(shù)史”公元1030年北宋燕肅制“蓮花漏”初學(xué)記公元1135年金出現(xiàn)復(fù)式多壺漫流刻漏“六經(jīng)圖”、“大清會(huì)典”公元1050年北宋舒易簡(jiǎn)、于淵、周宗制皇祐刻漏“初學(xué)記”公元1074年北宋沈括革新皇祐漏刻沈括“夢(mèng)溪筆談”、“浮漏儀”公元1090年北宋蘇頌、輔公濂制水運(yùn)儀像臺(tái)“新儀像法要”公元1250年南宋“香篆”鐘和燈鐘記時(shí)在中國(guó)廣為流行洪芻“香譜”、楊禹“山居新話”公元1260年元地平式日晷由西方傳入（攜帶式日晷）“元史·天文志”、“中國(guó)科學(xué)技術(shù)史”公元1276年元郭守敬制“周公測(cè)景臺(tái)”、“大明殿燈漏”“元史·天文志”公元1313年宋宋代農(nóng)夫已開始使用田漏王禎“農(nóng)書”、“中國(guó)刻漏”、梅曉臣“田漏”公元1316年元杜子威、冼運(yùn)行制廣州銅壺滴漏“廣州延祐銅壺記”公元1360年元詹希元制五輪沙漏“明史·天文志”、宋濂“五輪沙漏銘”公元1580年明西方傳教士羅明堅(jiān)將自鳴鐘傳入中國(guó)“中國(guó)天主教史”公元1600年明明末吉坦然制“通天塔”（自鳴鐘）“宣城