第四单元 精确时间的步伐（知识清单）科学大象版四年级下册

第四单元 精确时间的步伐（知识清单） 第一部分：知识巩固 第一课 原子钟寻亲记 1.原子钟是现在最精确的计时工具；日晷是最早的计时工具。 2.最小精确值就是工具可以测量出来的最小单位。单位越小，精确度越高。 3.科技进步推动人类社会发展，古今中外科技的发展对人类社会产生了广泛而深远的影响。 第二课 日晷 1.“日晷”又称“日规”，是古代利用太阳的投影方向来测量时刻的一种计时仪器。 2.赤道式日晷的晷面与赤道面平行，所以叫赤道式日晷。晷针垂直穿过晷面，指向北极星。 3.晷针在阳光照射下投在晷面上的影子就像现代钟表的指针；晷面则像钟表的表面。 4.夏季太阳靠北，要从上晷面（面向天空）读取时间； 冬季太阳靠南，要从下晷面（面向地面）读取时间。 5.安装日晷时，使晷针朝向正北方，且仰角等于当地的地理纬度，这时，晷针就正好指向北极星了。 第三课 水钟 1.水钟在中国又叫做“刻漏”、“漏壶”。 2.水钟的水流速度与杯底孔的大小有关，孔越大，滴得越快；还与水位高低有关系，水位越高，滴得越快。 3.泄水型水钟刻度标在上方容器，刻度自上向下越来越大。相同时间，比较水位下降高度，自上向下，间隔越来越小。相同水位下降高度，自上向下，时间越来越长。 3.受水型水钟刻度标在下方容器，刻度自上向下越来越小。相同时间，比较水位上升高度，自上向下，间隔越来越大。相同水位上升高度，自上向下，时间越来越短。 第四课 改进小水钟 1.随着水位降低，漏壶滴水的速度会越来越慢，这是造成小水钟变慢的主要原因。 2.为了保持漏壶的水位稳定（水位稳定的漏壶又称为平水壶），使流入受水壶的水流速度不变，古人设计了三级漏刻。 3.天壶水流速度应稍微大于平水壶流到受水壶的水流速度。如果平水壶液面在小孔下方且越来越低，说明天壶水流速度过慢。（也可说明平水壶水流速度过快）如果平水壶液面在小孔上方且越来越高，说明天壶水流速度过快。（也可说明平水壶和分水壶水流速度过慢） 第五课 摆钟的秘密 1.摆钟的原理：伽利略发现的摆的等时性。（同一个摆，在相同时间里摆动的次数是一样的） 2.摆钟的发明：惠更斯在摆的等时性的基础上，利用擒纵轮，最终发明了机械摆钟。 3.摆的摆动快慢与摆角大小、摆锤质量无关，与摆线长度有关。摆线越长，摆动越慢；摆线越短，摆动越快。 4.计时工具的发展：日晷→水钟→摆钟→电子表（石英钟表）→原子钟。 第二部分：实验探究题 1．如图所示，成成利用铁架台做滴漏实验和摆的实验，滴漏实验中的塑料瓶中盛有300毫升水（实验过程中不再加水）；摆的实验中的垫圈质量为10克，摆绳长度为30厘米 (1)成成观察到量筒内的水积聚到10毫升需要1分钟那么塑料瓶中的水全部滴完的时间_________（填“大于”“小于”或“等于”）30分钟。 (2)成成观察到摆摆动15次时，滴漏正好滴下30滴水，10分钟后再观察一次，同一个摆摆动15次时，这个滴漏中滴下的水滴（　　）。 A．少于30滴 B．正好30滴 C．多于30滴 (3)如果将摆绳缩短到15厘米，那么与原来相比15秒内摆的摆动次数会（　　）。 A．增加 B．减少 C．不变 (4)在“摆的实验”中，我们需要收集很多数据，有时会出现差异较大的数据，为了提高测量数据的准确性，我们通常采用的方法是（   ）。 A．选择老师的实验数据 B．多次测量 C．随意填写一个数据 (5)实验中发现：摆的快慢与摆绳长度___________与摆幅___________（均填“有关”或“无关”） 【答案】(1)大于 (2)A (3)A (4)B (5) 有关 无关 【详解】（1）滴漏实验中，随着水的减少，水压减小，滴速会变慢。已知量筒内10毫升水需要1分钟，若按此速度300毫升水需要30分钟，但由于后面滴速变慢，所以塑料瓶中的水全部滴完的时间大于30分钟。 （2）滴漏滴速随水位下降而变慢。开始摆摆动15次滴30滴，10分钟后，滴漏中水量减少，滴速变慢，所以同一个摆摆动15次时，滴下的水滴少于30滴，选A。 （3）摆的摆动快慢与摆长有关，摆长越短，摆动越快。摆绳越短，摆动越快。将摆绳从30厘米缩短到15厘米，15秒内摆的摆动次数会增加，选A。 （4）在实验中，为提高测量数据的准确性，通常采用多次测量的方法，选B。 （5）通过实验可知，摆的快慢与摆绳长度有关，与摆锤质量无关。 2．我们在探究《时间的测量》单元时，“时光隧道”小组设计了“摆的快慢与哪些因素有关”的实验并展开了研究，下表是他们的研究记录： 15秒钟摆动次数记录 摆 摆绳长度（厘米） 摆幅大小 摆锤重量（克） 三次实验数据（次） 1号摆 50 40° 20 11 11 12 2号摆 50 60° 20 12 11 3号摆 50 40° 50 11 12 11 4号摆 30 60° 20 14 15 14 (1)1号摆和2号摆研究的是摆的摆动快慢与____的关系，在这个实验中，应该保持不变的条件是____和____。（选填“摆绳长度”、“摆幅大小”、“摆锤重量”） (2)想研究摆的快慢与摆绳长度的关系，可以比较____号和4号摆（填数字）。 (3)由于记录员的粗心，2号摆第三次的数据漏写了，这个数据可能是____。 (4)如果要让4号摆每分钟摆动60次，摆绳长度可能在（   ）。 A．20厘米以下 B．20-30厘米之间 C．30-40厘米之间 【答案】(1) 摆幅大小 摆绳长度 摆锤重量 (2)2 (3)11或12（合理即可） (4)B 【详解】（1）1号摆和2号摆的摆绳长度、摆锤重量相同，摆幅大小不同，因此研究的是摆的快慢与摆幅大小的关系；实验中需遵循控制变量法，保持摆绳长度和摆锤重量不变。 （2）研究摆的快慢与摆绳长度的关系时，需控制摆幅大小、摆锤重量不变，只改变摆绳长度。2号摆（摆绳50厘米）和4号摆（摆绳30厘米）满足摆幅大小、摆锤重量相同的条件，因此可比较2号和4号摆。 （3）2号摆前两次数据为12次、11次，摆动次数在小范围内波动，结合1号、3号摆的实验规律（次数稳定在11-12次），漏写的第三次数据大概率在11-12次之间，故可能是11或12。 （4）4号摆摆绳30厘米时，每分钟摆动次数约为(14+15+14)÷3×4≈57.3次。根据实验数据可知，摆绳越短，摆动越快。要让摆动次数从57.3次增加到60次，需要缩短摆绳长度，故摆绳长度应小于30厘米。由于摆动次数增加的幅度不大，因此摆绳长度的减小量也应不大，最合理的范围是20-30厘米之间。 故选B。 3．摆的研究——公园荡秋千 如下图所示。小李和伙伴们在凤凰山公园荡秋千，发现不同的玩法秋千摆动的结果不同。据此，他想研究秋千往返摆动一次的时间与哪些因素有关。他们找来刻度尺、秒表、细线、小球，依照科学方法进行实验，得到下表数据： 实验序号 小球质量 摆绳长短 摆动幅度 小球往返摆动10次用时 小球往返摆动1次用时 1 1倍重 0.5米 小 14.3秒 1.44秒 2 1倍重 1.0米 小 20.0秒 2.02秒 3 2倍重 1.0米 小 20.0秒 2.02秒 4 2倍重 1.0米 大 20.0秒 2.02秒 请你通过分析，回答下列问题： (1)秋千往返摆动1次的时间可能与人的质量有关，应选用_______和_______两组实验进行对比分析得出结论（填序号）。 (2)选择序号3和4的两组实验进行对比，可以得出__________的结论。 (3)经过研究，可以发现上图中三组小朋友，（    ）摆得最快。 A．甲组 B．乙组 C．丙组 D．一样快 (4)通过以上实验，得出荡秋千快慢与___________的结论。 【答案】(1) 2 3 (2)小球往返摆动一次的时间可能与小球摆动的幅度无关 (3)B (4)秋千绳长有关，与摆动幅度和人的质量无关 【详解】（1）要探究秋千往返摆动1次的时间与人的质量的关系，根据对比实验的要求，需要控制摆绳长短和摆动幅度相同，改变人的质量。在这四组实验中，2和3两组实验摆绳长短都是1.0米，摆动幅度都是小，只有小球质量不同（一个是1倍重，一个是2倍重），所以应选用2和3两组实验进行对比分析得出结论。 （2）3和4两组实验中，小球质量都是2倍重，摆绳长短都是1.0米，只有摆动幅度不同（一个是小，一个是大），而小球往返摆动1次用时都是2.02秒，所以可以得出小球往返摆动一次的时间可能与小球摆动的幅度无关的结论。 （3）在其他条件相同的情况下，摆绳越短，摆动一次用时越短，也就是摆得越快，所以乙组摆得最快，答案选B。 （4）综合以上实验分析，在摆绳长短相同的情况下，改变小球质量（人的质量），摆动一次用时不变，说明荡秋千快慢与人的质量无关；在摆绳长短和小球质量相同的情况下，改变摆动幅度，摆动一次用时不变，说明荡秋千快慢与摆动幅度无关；而在小球质量和摆动幅度相同的情况下，摆绳长短不同，摆动一次用时不同，说明荡秋千快慢与秋千绳长有关。所以得出荡秋千快慢与秋千绳长有关，与摆动幅度和人的质量无关的结论。 2 学科网（北京）股份有限公司 $