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 位置: 科学小发明探索 >> 创意无限 >> 科教创新 >> 自创教具 >> 正文 提交课题阶段性成果公告  [2007-06-29 18:10:31]
  古代多功能计时报时及水位报警器    3星级
古代多功能计时报时及水位报警器
[ 作者:曹晓春     来源:科学探索网     点击数:6978     更新时间:2009/2/14     文章录入:曹晓春
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古代多功能计时报时及水位报警器集多功能于一身,能演示教科版小学《科学》课中多个实验,即点燃香火计时和报时,燃烧蜡烛计时和报时,滴水计时和报时,以及水位报警四大功能。能解决教材改革后,教学仪器未能即时跟上,很多教学仪器尚还有待开发的问题。本教具的开发增加了孩子们在课堂中动手实验的机会,其结构巧妙、制作精良,实验效果好,直观性强,极具趣味性,符合小学生的年龄特点。

学生在五年级《科学》课中研究古代人们用什么方法计时,知道古代人们没有计时工具,过着“日出而作,日落而归”的生活。白天可以看太阳、看日影计时,而到了晚上或是阴雨天,天上没有太阳又怎么计时呢?人们又发明了用滴水计时、沙漏计时和燃香计时等方法。简单的计时工具有了,要是晚上某个时刻要去做件什么事,谁来叫醒他呢?现有的电子钟、时钟都有报时功能,到了预设时间就会响铃。古代这些简易计时工具能不能报时呢?能不能在某个时间发出一个声响来报时呢?学生在课堂上研究古代计时器时会提出一连串的问题。

为了解决学生提出的种种问题,我设计制作了这古代多功能计时报时及水位报警器。采用多步连动装置,到最后一步让金属球或金属物触碰铃铛或接通电铃电路发出声响来报时或报警:

1、当点燃的香火(或蜡烛)燃烧到设定的位置时,正好将预先拉好在这一位置的棉线烧断,棉线的另一端系着的金属物随之落下,金属物触碰铃铛而发声报时。

2、滴水计时,用输液控制器控制滴水速度,水滴得慢,时间过得长,水滴得快,时间过得短,保证计时的准确性。浮桐标杆尺随水面涨高而上升,到达设定的时间位置时,标杆尺上的机关将停在斜面上的金属滚球推动,滚到预设地点落下碰到铃铛而发声报时。

3、水面上升到高位时,安装在浮桐标杆尺上的金属导电装置,在设定的位置会触及电铃电源线,将电铃接通使电铃发声,告知人们水面到了警界水位,起水位报警功能。

4、将标杆尺制作成锯齿形状,与塑料齿轮上的齿完全吻合,齿轮上安装一根指针,框架上安装一个钟面,标杆尺上升推动齿轮转动,齿轮上的指针指到钟面上的数字来计时,这就是古代一个复杂的水钟。

本教具主要由以下几个部件构成,主体框架、受水器、浮筒标尺、泄水器、蜡烛台、金属球、铃铛、直流电铃和电池盒等。实物装置图(如图1所示),下面就教具的制作和实验方法作详细的介绍:

 

滴水计时报时功能 主体框架由两块厚木板和两块直木条制作而成,作底板的稍宽大一些,好在上面摆放蜡台和受水器等,顶板上钻一个圆孔,大小与饮料瓶口一样大,用半截饮料瓶当作泄水器,在瓶盖上插一根下水管,下水管道上可安装一个输液控制器,控制滴水速度,达到精确计时。顶板的正中有一道“T”字形口子,用来给浮筒标尺和推动金属球的触发机关及导电装置上下通过,顶板的内侧一头钻一个圆洞,孔的大小正好能让一个金属球通过,圆洞和“T”形口之间制作成一个凹槽斜面,*“T”口子这边高,挨圆形口这边低,实验时金属球放在“T”口处,再往泄水器里面倒水,水慢慢流入受水器,当受水器水面不断增多,浮筒慢慢浮起,并不断地上升,可看标尺上的刻度计时,浮筒标尺上的机关到达“T”口处时,将金属球推动,金属球沿着凹槽斜面滚到圆洞里,金属球从圆洞落下,撞击铃铛或金属盆发声报时(如图2所示)。

 

点燃香火或蜡烛计时报时功能 在框架的一侧,从上到下等距离制作一组挂线口以及与挂线口平行之处钻一组小圆孔,圆孔用来插入夹线器,实验时在棉线的一端系一个金属物,拉紧棉线,让金属物悬在框架上,棉线拉到框架的另一侧,再往下从顶板外侧的小圆孔在穿过,挂在某一个挂线口上,再横拉过来,线的末端夹在夹线器上,然后将点燃的香火或蜡烛放在底座上,紧*夹线器上的棉线,当香火或蜡烛燃烧到设定位置时(挂棉线的位置和夹线器可根据需要上下随意可调),棉线将被烧断,棉线另一端由于金属物没有牵住了,掉落到底下的金属盆中发出响声报时(如图3所示)。

 

水位报警功能 在浮筒标尺上等距离钻小孔,小孔上安装一个导电装置,导电装置可根据需要安装在标尺从上到下任意一个小孔上。电池盒装上电池后,一根线与导电装置连接,另一根线与直流电铃连接,电铃的另一根线固定在“T”口处,当浮筒标尺随水面上升时,标尺上升到顶端设定位置时,导电装置与电铃的另一根导线接通,形成闭合电路,电铃响起了,人们就可知道水位已经到了某个警界位置了,实现水位报警功能(如图1所示)。

如果将标杆尺的一侧制作成锯齿形状,齿的大小与塑料齿轮上的齿完全吻合,将齿轮安装在框架的上方,齿轮上安装一根指针,将一个钟面正中挖空,安装在框架上,挖空部位的大小正好能让齿轮转动自如,当浮筒随水面上升,因标杆尺的齿与齿轮的齿互相咬合,标杆尺上升推动齿轮转动,齿轮上的指针指到钟面上的数字计时,这样,就构成了一架古代较复杂的水钟了(如图4所示)。

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