第5章 实践 制作水油沙漏-2024-2025学年新教材八年级上册物理同步测控全优设计(沪科版2024)

实践制作水油沙漏。物理 实践 制作水油沙漏 【资料搜集】 4.小明和小华在玩游戏时突发奇想：不用秒表等现代 沙漏也叫做沙钟，是一种测量时间的装置。西方 计时工具能否研究玩具小车的速度变化情况？为 沙漏由两个玻璃球和一个狭窄的连接管道组成的。通 此，他们自制了一个沙漏，将沙漏安装在小车上，小 过充满了沙子的玻璃球从上面穿过狭窄的管道流入底 车沿平直地面运动时打开沙漏，沙子由漏斗口漏到 部玻璃球所需要的时间来对时间进行测量。一旦所有 地面上。通过分析漏到地面上的沙子来研究小车的 的沙子都已流到玻璃球的底部，该沙漏可以被颠倒以 速度变化 测量时间了，一般的沙漏有一个名义上的运行时间 (1)沙漏是历史上第一个不依懒日月运行等天文现 1分钟。中国古代发明一种类似的东西叫做“漏刻”，也 象用来 (选填“测量长度”或“计时”)的 叫漏壶。漏刻最早记载见于《周礼》。 工具。 水油沙漏的原理主要基于水和油的密度差异以及重 (2)请你对他们的实验操作过程提一条合理化建议： 力作用。当水和油混合时，由于油的密度小于水，油会上 浮到水的上面。这种装置可能利用这一物理现象来设计 (3)经过多次改进后，他们的设计和操作所带来的误 一个视觉上的计时器。例如，可以通过观察油从水的下而 差均可忽略。如图所示分别是他们在实验中记 上升到水的表面的时间来测量一段时间。这种装置可能 录地面上不同段沙子的图片，其中甲图为俯视 包括一个透明的容器，初始时油位于水的下方，通过观察 (从正上方看)图，乙图为侧视（从侧面看）图，通 油上升到水的表面的时间来计量时问。 过分析图片回答下列问题： 【实验探究】 ①甲图中AB段 (选填“一定”或“不一 1.小华看见沙漏中的沙子流下时，看上去是连续的，他 定”)做匀速运动。 经过放大后观察，发现沙子是 (选填 ②可以比较甲、乙两图中 (选填“A,B”或“C “连续的”或“不连续的”)，这是因为沙子是由细小颗 D)两点的速度大小，得到 点速度较大，请简 粒组成的。因此，他联想到水流，如果经过高倍放大 要说明理由：」 后，水流应是 (选填“连续的”或“不连续 的”)，这是因为水是由分子组成的。 2.我国古籍《史记·夏本纪第二记载：“禹乃遂与益，后稷 B D 奉帝命，命诸侯百姓兴人徒以傅土，行山表木…左 绳，右规矩”。”其中，“表木”“准绳“规矩”主要是测量 甲 的工具。《诗经·国风》记载：“定之方中，作于 5.阅读《计时的历史》一文，回答问题： 楚宫。揆之以日，作于楚室…”。这是关于圭表的较 计时的历史 早记述。圭表、刻漏、沙漏、水运浑天仪等古代器具是测 星空浩瀚，地球章动，四季更替，草木枯荣。从 的工具。 人类意识觉醒开始，“时间”便如影随形。在上古时 3.小金收到一个新年礼物一沙漏，他在观察沙漏的 代，人们就已经意识到可以根据太阳或月亮的周期 过程中产生了一个疑问：“有什么办法能使沙漏中的 性变化来认识抽象的时间。以太阳的东升西落为基 沙子更快漏完？”他提出了以下猜想： 准，人们总结出“天”这样的标准时间单位，来为抽象 猜想一：左右摇晃沙漏可以使沙子更快漏完： 的时间赋予具体化的意义。后来人们开始发展更加 猜想二：上下摇晃沙漏可以使沙子更快漏完： 精密的计时仪器。中国最晚到隋朝，人们就已经建 猜想三：拍打沙漏顶部可以使沙子更快漏完： 造起来显示一天中各个时间的日晷了，它利用了太 小金设计了如下的实验： 阳东升西落的规律性运动在影子上的反映。西方则 组别 A B C 0 在公元1100年左右出现沙漏这样的计时装置，用沙 子从一个容器漏到另一个容器的时间作为基准来进 操作 左右摇见 上下摇见 拍打顶部 行计时。1656年人们正式开始使用单摆的周期性运 用时/x 300 260 360 308 动为基准来建造摆钟，将一天时长平分为86400份， (1)表格中“？”处应填 取其一份为秒的定义。从古代根据天体运行，到今 (2)以上实验可以得出的结论是 天我们采用原子钟来计时，这些工具的发展体现了 (写出一条即可) 不同时代劳动人民的智慧。 (3)请指出该实验需要改进之处： 计时工具大多是以某种规则运动的周期（完成 一次规则运动所用的时间)为基准计时的，比如日轻 101 物理/第五章质量与密度 以日地相对运动的周期为基准：机械摆钟以摆的摆 晷，利用沙子从一个容器漏到另一·个容器的数量制 动周期为基准。选作时钟基准的运动周期越稳定， 成沙漏，这些都是我国古代劳动人民测量 测量时间的精准度就越高，就越适合作为时间单位 (选填“长度”或“时间”)的工具。 的标准，这个理念也同样出现在其他物理量标准单 3.阅读材料，回答问题。 位的定义中。我们知道，我国北方的夏天白昼时长 圭表与二十四节气 比冬天时要长很多，因此日晷的精准度会显著地被 图甲中的圭表是我国古代的重大发明。表是垂 季节影响。在1967年前，秒的标准通常基于一个太 直立于地面的标杆，圭是正南正北方向水平放置的 阳日（即太阳相对地表东升西落的周期）或者一个回 尺。用它测量正午时表影的长度，从而确定一年的 归年（即太阳直射点两次到达北回归线的时间间隔） 时问和季节。 作为基准，并基于此来定义秒的标准。但由于天体 战国时已经采用水面来校正圭使其水平，用铅 运行终究不够稳定，地球除了太阳也受到如木星这 垂线米校正表使其与圭垂直。由于光的散射和漫反 样的其他天体的影响，这种方法的精确程度仍然不 射等的影响，早期圭表的表影边缘模糊不清，影响测 量表影长度的精度。元代天文学家郭守敬对圭表进 够可靠。在1967年，国际计量大会将“1秒”重新定 行改进与创新，他将表的高度增加到原来的五倍，且 义为铯133原子辐射电题波振荡9192631770个周 在表顶加一根架空的横梁他还发明了景符，用小孔 期的持续时间。原子钟以原子释放能量时发出电磁 成像原理可以在圭面上形成太阳和梁的清晰像，把 波的振荡周期为基准，受到量子力学规律的保护，电 确定表端影的位置变为确定梁影中心的位置，较大 磁波的振荡周期拥有极高的稳定性，这使得原子钟 提高了测量的精度，如图乙所示。 的计时精准度可达每百万年才差1秒。 通过测量正午时表影长短的变化，推算出一回 计时工具的演变，展现了人类“时间文化”的进 归年为365.25天，按照季节变化将一年划分为二十 程，更彰显出人类精益求精、不断探索、追求卓越的 四节气（如图丙），用以指导生活和农业生产 科学精神。 2016年11月30日，联合国教科文组织批准“二 (1)原子钟可以作为计时的基准钟，依据的是原子辐 十四节气”列人人类非物质文化遗产代表作名录。 射电磁波振荡周期的 以圭表为代表的我国古代的科技成果，闪耀着智慧 (2)下列物体相比较，最适合提供时间单位标准的是 的光芒，激励着我们攀登新的科技高峰。 (填写正确选项前的字母) 横 A.摆动的小球 B.沿直线运动的汽车 C.静止的书本 (3)下列事物相比较，最适合提供长度单位标准的是 (填写正确选项前的字母)。 A.国王的脚长 B.全球人口的平均身高 C.地球到太阳的最远距离 (4)在实际生活中会出现各种“标准”。请你结合对 文中对时间“标准”的理解，除文中提到的实例 外，再列举一个“标准”，并说明该“标准”在具体 小大立处白秋寒霜立小大冬 实例中是如何应用的 暑馨秋暑露分露降冬雪雪至 夏芒小立谷清春惊雨立大小 至种满夏雨明分蛰水春寒寒 约 【拓展研究】 (1)郭守敬提高测量精度的措施有 1.圭表，由“圭”和“表”两个部件组 成，是度量日影长度的一种天文仪 (2)一年中，学校的旗杆正午杆影最长的是二十四节 器，通过观察记录它正午时影子的 气中的 长短变化可确定季节变化。下列 (3)地面上深10cm,面积为1m的水池装满水，在 现象与“圭表”工作原理相同的是( 相同时间内，太阳光垂直照射水面使水升高的温 度为△1点，与水平方向成60°照射水面使水升高 A.天狗食日 B.镜花水月 C.海市蜃楼 的温度为△1斜，则△1直：△1= (忽略 D.雨后彩虹 其它因素的影响)。 2.古代人们利用阳光下物体影子的变化规律制成日 102141)本平零朝度找有(2)四)①04.2 D司m,成水的其木意岭质量=日风。对比面：对 (110【4)大不变 百将的电度p是2告-么8m 新变小，至D走量少，域D后通边其系城精多：根特世 解1》如甲。天在本年作台上，并易特金 了如秋表素外风术的精登为烟，一0腰师双衣的集料 10L (》若第2沈使网注射易物数岭浦情卓温有气达，剩国 L0 g'ce =I0m,载未室或水金黄 补骨物止表满骨的体称妈大，旅梯一节，测得的酒预 DA地魔原太 F就，东焦上越所以平所厚雄向右谓节 墙中求白片点崎章我V=间'，南兵了如，千晚软 东1)高段比性A1C(41孕高低十，30m的 (2)如乙，量销中蜗苦的伟标V一面口= k室的为V,0+1一70 儿扇国免货乘车件高不于1.m的州不 0m,千操批木客的音度勿一受 (5》本验优网射器的复玉灵草样参视聊可》 7.B RC (3量明内够多岭准亚1n一围一线线2一A至x Q.1B/m(3)对于理水恒的修质鲁例白其年何， 象 钟，有于原子朝制电陆流根荡周期竹高稳C性，(？1由 站幸的忠度 多面可以无让填特传或风术再别，号一客舍可成用 解桥手有制的尊度只有风0们5，面的分1时'，故4 候珍餐代飞来调 焕钱竹第餐枣： V=5=1m×0o15×10m=1,5×10m', 静 吹规刷的动，不境作考计时塞详，故 ()在帝流拿，有乡重的妇茶附着发量结克面上方 银据一行下得，香机为1四的手州斜的魔量种为 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