浅谈钟表的结构及原理

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1、东南大学东南大学本科生聆听科技、学术报告学分分值认定表学生姓名：----学号：-------所在院（系）：仪器科学与工程学院一、科技、学术报告名称：从纳米科学看科学的历史发展观二、报告人资料姓名单位职务/职称报告日期巴龙东南大学教授2014.02~2014.05三、报告内容简介：从纳米技术看科学的历史发展观，从哲学、宗教等多方面分析分析了科学历史发展，并谈论纳米科学及在各方面的应用。四、与报告相关的后续研学材料：□读书报告□评论□文献综述■其他五、后续研学材料名称：聆听钟表的心跳——浅谈钟表的结构及原理六、对后续研学材料的审查意见：1、内容和形式

2、为□好□一般□不足2、是否有抄袭现象□是□否审查人职称所属院（系）审查人签字年月日7东南大学七、院（系）课外研学活动指导小组关于学分认定的意见：□0.4学分□0.2学分□0学分组长签字年月日注：1、要求将研学材料与本表格装订在一起。2、表头及第一、二、三、四、五项由学生填写。3、审阅老师所作的评价：“好”为0.4学分，“一般”为0.2学分，“不足”为0学分，或第二项为“是”，即认定为0学分。7东南大学聆听钟表的心跳——浅谈钟表的结构及原理-------(东南大学仪器科学与工程学院-------)摘要:钟表在我们生活中随处可见，本文谈论了从古至今多

3、种钟表的结构组成，以及它们记录时间的工作原理，并在最终阐述了时间和钟表的紧密关系。关键词:钟表；时间；发展历史；结构原理0.引言钟表，是钟和表的统称，钟和表都是记录时间的仪器。从古至今，人类的生活方式发生了翻天覆地的改变，对时间准确度和获取方便度的要求是越来越苛刻。于是，钟表从笨重的大型钟演变成了灵巧的腕表；从零件繁多的机械钟转变成了简单普遍的石英表；从走时不稳的计时器发展到走时精准的原子钟……。如今，钟表种类甚多，功能多样，但钟表最主要和本质的功能依然是记录时间，而其结构与原理是钟表的灵魂所在。1.天文现象与流体力学的利用——早期计时器原始社会

4、，人们通过观察日月星辰的运转来估测时间，把地球自转一圈看作一天，其实就是把地球看作了一座钟。后来人们发明了一些工具来记录时间，这些早期计时器主要可分为两类:利用天文现象来设计的计时器和利用流体物质的连续运动来设计的流体力学计时器，除此之外，人们也会用烧香计时。1.1利用天文现象来设计的计时器1.1.1日晷和圭表古埃及人发现太阳射影的长度和方向会随时间而发生有规律的变化，6000多年前，古巴比伦人就利用太阳射影的方向变化发明了日晷，同样，人们利用了太阳射影长短的变化发明了圭表。日晷是用来测量白天的时间；而圭表则是通过测量正午日影长度来定四季和辨方位

5、。它们是人类最早使用的计时仪器。日晷通常由铜制的晷针和石制的晷面组成。晷针垂直地穿过晷面中心，起着“立竿见影”的作用，晷面安放在石台上，呈南高北低，平行于天赤道面，这样，晷针的上端正好指向北天极，下端正好指向南天极。在晷面的正反两面刻划出12个不均匀的大格，每个大格代表两7东南大学个小时。当太阳光照在日晷上时，晷针的影子就会投向晷面，随着太阳的移动，晷针影子好像是现代钟表的指针在晷面上转动，以此来显示时刻。圭表是度量日影长度的一种天文仪器，由“圭”和“表”两个部件组成。直立于平地上测日影的标杆或石柱，叫做表；正南正北方向平放的测定表影长度的刻板，

6、叫做圭。人们通过测定正午的日影长度以定节令，定回归年和阳历年。通过进一步研究计算，古代学者还掌握了二十四节气的圭表日影长度。这样，圭表不仅可以用来制定节令，而且还可以用来在历书中排出未来的阳历年以及二十四个二节令的日期，作为指导农事活动的重要依据。1.1.1利用天文现象来设计的计时器的缺点利用天文现象来设计的计时器基本都是根据日影方向测定时间的，所以，像日晷和圭表这类太阳钟在阴天或夜间就完全失去效用，给农事活动造成严重不便。1.1流体力学计时器由于日晷和圭表的先天缺陷,人们又发明了漏壶和沙漏、油灯钟和蜡烛钟等计时仪器。其中最具代表的是漏壶和沙漏。

7、漏壶是以漏壶滴水在刻箭上表示出时刻的记时器,所以漏壶也叫漏刻。漏壶主要有泄水型和受水型两类。早期的漏壶多为泄水型，水从漏壶底部侧面流出，使浮在漏壶水面上的漏箭随水面下降，由漏箭上的刻度指示时间。后来创造出受水型，水从漏壶以恒定的流量注入受水壶，浮在受水壶水面上的漏箭随水面上升指示时间。然而，漏壶中的水并不是均匀流出的，随着漏壶中水的下降，水的流速会变小。如果要记录精确的时间，那么箭刻上的刻度就不能是均匀的，这样就会很麻烦。后来人们想到了一种简单的方法，是在漏水壶上另加一只漏水壶﹐用上漏壶流出的水来补充下漏壶的水量﹐可以使下面漏壶的水面保持不变，提

8、高下漏壶流水的稳定性。这种办法只适用于受水型漏壶﹐因此泄水型漏壶很快便被淘汰了。沙漏的制造原理与漏壶大体相同,它是根据流沙从一个容器漏到