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【素養測評】人教鄂教版科學四年級下冊
第六單元《簡易計時器》測試基礎卷
題號 一 二 三 四 五 六 總分
得分
一、知識廣場（每空1分，共10分）
1. 古代人常用的計時工具日晷是根據（ ）的變化規律來計時的。
2. 水鐘根據工作方式可以分為（ ）型水鐘和（ ）型水鐘。
3. 在制作簡易沙漏時，為了使沙子流動更均勻，兩個沙漏瓶的連接口要（ ）。
4. 擺的擺動快慢與（ ）有關，與（ ）和（ ）無關。
5. 現代生活中，常見的計時工具除了鐘表外，還有（ ）、（ ）等。
6. 滴漏實驗中，水滴滴落的速度與（ ）有關。
二、判斷大廳（每題2分，共20分）
1. 日晷在陰天和晚上也能準確計時。（ ）
2. 水鐘計時比日晷更準確，不受任何環境因素影響。（ ）
3. 沙漏計時的準確性取決于沙子的質量和沙漏瓶的大小。（ ）
4. 擺錘越重，擺擺動的速度就越快。（ ）
5. 制作水鐘時，只要容器的形狀相同，水滴滴落的速度就一定相同。（ ）
6. 電子表是利用石英晶體的振動來計時的。（ ）
7. 同一個擺，在不同地點擺動的快慢可能不同。（ ）
8. 古代的計時工具都不夠準確，對現代計時沒有任何啟示。（ ）
9. 我們可以通過調整擺繩的長度來改變擺的擺動快慢。（ ）
10. 簡易計時器制作完成后，不需要進行測試和調整就能準確計時。（ ）
三、選擇樂園（每題2分，共30分）
1. 下列計時工具中，利用光影來計時的是（ ）。
A. 水鐘 B. 日晷 C. 沙漏
2. 水鐘能計時，主要是因為（ ）。
A. 水的流動速度均勻 B. 水的多少 C. 容器的形狀
3. 以下關于擺的說法，正確的是（ ）。
A. 擺擺動的快慢與擺繩的長度成正比
B. 擺擺動的快慢與擺錘的重量無關
C. 擺擺動的快慢與擺動的幅度有關
4. 制作簡易水鐘時，為了使水滴滴落更均勻，應該（ ）。
A. 在瓶蓋上扎一個大孔 B. 讓水鐘傾斜放置 C. 保持水位高度不變
5. 一天中，日晷晷針的影子的移動方向是（ ）。
A. 順時針 B. 逆時針 C. 有時順時針，有時逆時針
6. 沙漏計時過程中，沙子的流速會（ ）。
A. 越來越快 B. 越來越慢 C. 保持不變
7. 現代石英鐘的計時精度比古代水鐘（ ）。
A. 高很多 B. 低很多 C. 差不多
8. 要使擺擺動得更快，應該（ ）。
A. 增加擺錘的重量 B. 減小擺動的幅度 C. 縮短擺繩的長度
9. 下列屬于受水型水鐘的是（ ）。
A. 一個底部有小孔的容器，水從孔中滴出，根據水面下降的刻度計時
B. 一個沒有孔的容器，記錄注入水的時間
C. 一個底部無孔的容器，通過接收從上面容器滴下的水，根據水面上升的刻度計時
10. 日晷的晷面應該（ ）放置。
A. 水平 B. 傾斜 C. 垂直
11. 擺錘從最高點擺到另一側最高點算擺動（ ）。
A. 一次 B. 兩次 C. 半次
12. 在探究擺的擺動快慢與哪些因素有關的實驗中，需要改變的是（ ）。
A. 擺錘的重量、擺繩的長度、擺動的幅度等變量
B. 只改變一個變量，其他變量保持不變
C. 所有變量都保持不變
13. 以下計時工具中，最適合用于測量1分鐘以內時間的是（ ）。
A. 日晷 B. 沙漏 C. 電子表
14. 下列關于簡易計時器的說法，錯誤的是（ ）。
A. 制作簡易計時器可以幫助我們更好地理解計時原理
B. 簡易計時器的計時精度一定比現代鐘表高
C. 不同類型的簡易計時器工作原理不同
15. 古代水鐘在計時時，隨著水位的下降，水滴滴落的速度會（ ）。
A. 變快 B. 變慢 C. 不變
四、問題城堡（每題4分，共20分）
1. 請簡述日晷的工作原理。
2. 擺的擺動快慢與哪些因素有關？請設計一個簡單的實驗來說明其中一個因素對擺擺動快慢的影響。
3. 水鐘在計時過程中存在哪些問題？如何改進？
4. 比較古代計時工具和現代計時工具的優缺點。
5. 制作簡易沙漏時，需要注意哪些方面，才能使沙漏計時更準確？
五、科學探究（8分）
同學們想要探究水滴滴落速度與孔的大小的關系，設計了如下實驗：
1. 準備三個相同的塑料瓶，分別在瓶蓋上扎出大、中、小不同大小的孔。
2. 將三個瓶子都裝滿水，然后同時倒置，使水開始滴落。
3. 在每個瓶子下方放置一個相同的量筒，記錄在相同時間內量筒內收集到的水量。
（1）這個實驗的變量是什么？（2分）
（2）在實驗過程中，為了保證實驗結果的準確性，需要注意哪些事項？（至少寫出兩點，3分）
（3）通過實驗，可能會得出什么結論？（3分）
六、拓展長廊（每題6分，共12分）
1. 查閱資料，了解除了日晷、水鐘、沙漏之外，古代還有哪些計時工具，并簡要介紹其工作原理。
2. 假設你要制作一個簡易擺鐘，為了使它能更準確地計時，你會采取哪些措施？
答案及解析
一、知識廣場
1. 陽光下物體影子的方向和長度：日晷是利用太陽照射晷針產生影子，根據影子在晷盤上的位置，即影子的方向和長度變化來計時。
2. 泄水；受水：泄水型水鐘是通過容器內水的流出，依據水面下降的刻度計時；受水型水鐘是通過接收從上方容器滴下的水，根據水面上升的刻度計時。
3. 大小適中且光滑：連接口大小適中能控制沙子流速，光滑則可減少沙子流動的阻礙，使沙子流動更均勻，從而提高沙漏計時的準確性。
4. 擺繩長度；擺錘重量；擺動幅度：經過實驗驗證，擺擺動快慢只與擺繩長度有關，擺繩越短，擺動越快；與擺錘重量和擺動幅度無關。
5. 手機；電子手表：現代生活中，手機和電子手表都具備精確計時功能，是常見的計時工具。
6. 水位高度和孔的大?。核辉礁?，水壓越大，水滴滴落速度越快；孔越大，水流出越容易，滴落速度也越快。
二、判斷大廳
1. ×：日晷依靠太陽光照產生影子計時，陰天和晚上沒有陽光，無法準確計時。
2. ×：水鐘計時會受水溫、水質、容器材質等環境因素影響，并非不受任何環境因素影響，且其準確性也并非絕對比日晷高。
3. √：沙子質量影響其流動性，沙漏瓶大小影響沙子下落空間和速度，二者都會影響沙漏計時的準確性。
4. ×：擺擺動快慢與擺錘重量無關，只與擺繩長度有關。
5. ×：水滴滴落速度不僅與容器形狀有關，還與水位高度、孔的大小等因素有關，容器形狀相同，其他因素不同，水滴滴落速度也可能不同。
6. √：電子表內部有石英晶體，通過石英晶體的穩定振動來計時。
7. √：不同地點的重力加速度可能略有差異，而重力加速度會影響擺的擺動快慢，所以同一個擺，在不同地點擺動快慢可能不同。
8. ×：古代計時工具雖準確性有限，但為現代計時工具的發展提供了思路和啟示，如日晷利用光影、水鐘利用水流等原理，對現代計時技術發展有重要意義。
9. √：擺繩長度是影響擺擺動快慢的關鍵因素，縮短擺繩長度，擺擺動加快；增加擺繩長度，擺擺動減慢。
10. ×：簡易計時器制作完成后，由于制作工藝等因素，通常需要進行測試和調整，才能更準確計時。
三、選擇樂園
1. B：日晷利用太陽光照下晷針影子在晷盤上的位置變化計時，是利用光影計時；水鐘利用水的流動計時；沙漏利用沙子的流動計時。
2. A：水鐘能計時主要是基于水在一定條件下流動速度相對均勻的特點，通過測量水流動的量來計算時間。
3. B：擺擺動快慢與擺繩長度成反比，擺繩越短擺動越快；與擺錘重量和擺動幅度無關。
4. C：保持水位高度不變，可使水壓相對穩定，從而保證水滴滴落更均勻；瓶蓋上扎大孔會使水流出過快且不均勻；水鐘傾斜放置會影響水滴滴落的穩定性和均勻性。
5. A：一天中太陽東升西落，日晷晷針影子自西向東移動，在北半球看是順時針方向移動。
6. B：沙漏計時過程中，隨著沙子不斷流出，上方沙子對下方沙子的壓力逐漸減小，沙子流速會越來越慢。
7. A：現代石英鐘利用石英晶體的穩定振動計時，計時精度比依靠自然現象或簡單機械原理的古代水鐘高很多。
8. C：縮短擺繩長度，擺擺動得更快；增加擺錘重量和減小擺動幅度都不會改變擺擺動的快慢。
9. C：受水型水鐘是通過接收從上面容器滴下的水，根據水面上升的刻度計時；A選項是泄水型水鐘；B選項描述的方式不屬于常見水鐘類型。
10. A：日晷的晷面應水平放置，晷針垂直于晷面，這樣才能準確反映太陽照射下影子位置與時間的關系。
11. A：擺錘從最高點擺到另一側最高點，再回到起始位置算擺動一次，從最高點擺到另一側最高點算擺動一次。
12. B：在探究擺的擺動快慢與哪些因素有關的實驗中，應采用控制變量法，每次只改變一個變量，其他變量保持不變，這樣才能準確探究該變量對擺擺動快慢的影響。
13. C：日晷適合較長時間計時，且在陰天等情況下無法使用；沙漏計時精度有限，且不太適合精確測量1分鐘以內時間；電子表能精確到秒，最適合測量1分鐘以內時間。
14. B：簡易計時器因制作工藝和原理限制，計時精度通常比現代鐘表低；制作簡易計時器可幫助理解計時原理，且不同類型簡易計時器工作原理不同，如日晷利用光影，水鐘利用水流等。
15. B：古代水鐘在計時時，隨著水位下降，水壓減小，水滴滴落速度會變慢。
四、問題城堡
1. 答案：日晷的工作原理是利用太陽光照。太陽照射晷針，晷針會在晷盤上產生影子。由于地球自轉，太陽在天空中的位置不斷變化，晷針影子在晷盤上的位置也隨之改變。人們根據長期觀察，將晷盤劃分刻度，通過影子在晷盤上的位置來確定時間。例如，在北半球，早晨太陽在東方，晷針影子指向西方，隨著時間推移，太陽位置變化，影子逐漸順時針移動，指向不同刻度表示不同時間。 解析：從日晷利用的自然現象、影子變化原因以及刻度與時間的關系等方面闡述其工作原理，并舉例說明。
2. 答案：擺的擺動快慢與擺繩長度有關，與擺錘重量和擺動幅度無關。以探究擺繩長度對擺擺動快慢的影響為例，實驗設計如下：
實驗材料：不同長度的繩子、相同重量的擺錘、鐵架臺、秒表。
實驗步驟：
將鐵架臺固定好，用一根較短的繩子系住擺錘，懸掛在鐵架臺上，將擺錘拉到一定角度（如30°）后釋放，同時用秒表記錄擺擺動20次所用的時間，重復3次，記錄數據并計算平均值。
更換為較長的繩子，保持擺錘重量和擺動角度不變，重復上述步驟，記錄數據并計算平均值。
實驗結論：比較兩次實驗中擺擺動20次所用時間的平均值，若短繩擺動20次所用時間短，則說明擺繩越短，擺擺動越快；反之，擺繩越長，擺擺動越慢。 解析：先明確擺擺動快慢的相關因素，再針對擺繩長度設計實驗，說明實驗材料、步驟及可能得出的結論。
3. 答案：水鐘在計時過程中存在以下問題：
水流速度不穩定：隨著水位下降，水壓減小，水滴滴落速度變慢，導致計時不準確。
受環境影響大：水溫、水質、容器材質等因素會影響水的流動性，進而影響計時準確性。
改進方法：
保持水位穩定：可以設計一個補充水的裝置，使水鐘在計時過程中水位保持不變，從而保證水滴滴落速度均勻。例如，在水鐘上方設置一個漏斗，通過控制漏斗加水速度，使水鐘內水位基本恒定。
控制環境因素：盡量使用純凈水，減少雜質對水流的影響；選擇合適材質的容器，減少容器對水的吸附或摩擦；保持環境溫度相對穩定。 解析：從水流速度和環境因素兩方面分析水鐘計時存在的問題，并針對每個問題提出改進方法。
4. 古代計時工具的優點：
利用自然現象：日晷利用光影，水鐘利用水流，沙漏利用沙子流動等自然現象，材料易獲取，制作相對簡單。
文化價值高：承載了豐富的歷史文化內涵，反映了當時人們的智慧和對自然的認識。
古代計時工具的缺點：
計時精度低：日晷受天氣影響大，水鐘水流不穩定，沙漏沙子流速變化等，導致計時不夠準確。
使用不便：日晷需有陽光，水鐘需不斷加水或排水，沙漏沙子需反復裝填等，使用場景受限。
現代計時工具的優點：
計時精度高：如石英鐘利用石英晶體振動，原子鐘利用原子躍遷，計時精度極高。
使用方便：體積小，攜帶方便，不受天氣、環境等因素過多限制，可隨時隨地使用。
現代計時工具的缺點：
依賴能源：部分計時工具如電子表、手機計時等需要電池供電，一旦沒電可能影響使用。
缺乏文化韻味：相比古代計時工具，較少蘊含歷史文化內涵。 解析：從優點和缺點兩方面分別對古代和現代計時工具進行對比分析，涵蓋計時精度、使用便利性、文化價值等方面。
5. 答案：制作簡易沙漏時，為使沙漏計時更準確，需注意以下方面：
沙子選擇：選擇顆粒大小均勻、質地均勻的沙子，這樣能保證沙子流動速度穩定，計時更準確。避免使用含雜質或顆粒差異大的沙子，防止沙子流動時堵塞或速度不均勻。
沙漏瓶及連接口：沙漏瓶應選擇透明度高、瓶壁光滑的，便于觀察沙子流動情況。連接口要大小適中且光滑，大小適中可控制沙子流速，光滑能減少沙子流動阻礙，使沙子流動更均勻。
密封性：確保沙漏整體密封性良好，防止沙子泄漏影響計時準確性?？墒褂媚z水或其他密封材料密封連接部位。
校準：制作完成后，對沙漏進行校準。通過多次測試，記錄沙子流完的時間，并根據需要調整沙子量或連接口大小，使沙漏計時符合預期。 解析：從沙子、沙漏瓶及連接口、密封性和校準等方面說明制作簡易沙漏使計時更準確的注意事項。
五、科學探究
（1）答案：這個實驗的變量是瓶蓋上孔的大小。
解析：整個實驗圍繞探究水滴滴落速度與孔大小的關系展開，實驗中僅改變瓶蓋上孔的大小這一因素，其他條件保持一致，所以瓶蓋上孔的大小是變量。
（2）答案：在實驗過程中，為保證實驗結果準確性，需注意以下幾點：
瓶子材質、形狀和容積完全相同：不同材質的瓶子可能對水的附著力不同，形狀不同會影響水的流動狀態，容積不同則初始水壓可能有差異，這些都會干擾實驗結果，只有保證瓶子完全相同，才能確保水滴滴落速度的差異僅由孔的大小引起。
初始水位高度一致：水位高度影響水壓，水壓又決定水滴滴落速度。若初始水位不同，即使孔大小一樣，水滴滴落速度也會不同，所以要保證三個瓶子裝滿水，使初始水位相同。
實驗環境條件相同：環境溫度、氣壓等因素可能影響水的黏性和流動性，進而影響水滴滴落速度。應在同一環境下進行實驗，避免環境因素對結果產生干擾。
解析：從實驗器材的一致性、關鍵影響因素的控制以及環境條件的保持等方面，闡述保證實驗結果準確性的注意事項，確保實驗的科學性和可靠性。
（3）答案：通過實驗，可能得出的結論是：在其他條件相同的情況下，瓶蓋上孔越大，相同時間內量筒收集到的水量越多，即水滴滴落速度越快；瓶蓋上孔越小，相同時間內量筒收集到的水量越少，即水滴滴落速度越慢。
解析：基于水滴滴落速度與孔大小相關的原理推測實驗結果，孔大水流阻力小，單位時間流出水量多，滴速快；孔小水流阻力大，單位時間流出水量少，滴速慢。
六、拓展長廊
1. 答案：除日晷、水鐘、沙漏外，古代還有以下計時工具：
焚香計時：
工作原理：利用香的緩慢燃燒來計時。古人將香制作成均勻的長度，并在香上標記刻度。由于香在正常情況下燃燒速度相對穩定，通過觀察香燃燒的長度或特定刻度的消失情況，就能知曉時間的流逝。例如，有的香刻有“一柱香”“半柱香”等標識，人們根據香燃燒到相應刻度來估算大致時間。一些特殊的香還會添加不同的香料，根據香味的散發階段來更細致地劃分時間。
火計時：
工作原理：常見的有火鬧鐘。它是利用蠟燭或油脂燈等燃燒計時。例如火鬧鐘，在蠟燭上每隔一段距離纏繞一根金屬絲，金屬絲下放置一個小鈴鐺。當蠟燭燃燒到金屬絲位置時，金屬絲受熱掉落，撞擊鈴鐺發出聲響，以此提醒時間。另外，還有利用油脂燈，在燈芯上標記刻度，通過觀察燈芯燃燒到不同刻度來判斷時間。
解析：分別介紹焚香計時和火計時兩種古代計時工具，從其計時的載體（香、蠟燭或油脂燈等）、計時方式（觀察燃燒長度或特定標記等）闡述工作原理，展現古代計時工具的多樣性和古人的智慧。
2. 答案：若要制作一個簡易擺鐘使其更準確計時，可采取以下措施：
選擇合適長度且不易形變的擺繩：擺的擺動快慢與擺繩長度有關，應精確測量并選擇合適長度的擺繩，以達到預期的擺動周期。同時，使用不易拉伸、形變的材料，如細金屬絲，避免因擺繩在使用過程中變長或變形，導致擺動周期改變，影響計時準確性。
保證擺錘質量大且重心穩定：質量較大的擺錘可減少空氣阻力等外界因素對擺動的影響。同時，要確保擺錘重心穩定，例如使用規則形狀（如球體）的擺錘，且其重心在幾何中心，防止擺錘擺動時晃動，使擺動更穩定，從而提高計時準確性。
減少擺動過程中的阻力：擺鐘應放置在空氣流動小的環境中，避免強風干擾擺的擺動。同時，可對擺的懸掛點進行優化，如使用光滑的軸或懸掛裝置，減少摩擦阻力，使擺能更順暢地擺動，保持穩定的擺動周期。
進行校準和微調：制作完成后，通過與準確的計時工具（如電子表）對比，記錄擺鐘在一定時間內的擺動次數和時間誤差。根據誤差情況，微調擺繩長度。若擺鐘走得快，適當增加擺繩長度；若走得慢，則適當縮短擺繩長度，逐步調整使擺鐘計時更準確。
解析：從擺鐘的關鍵部件（擺繩、擺錘）、工作環境以及校準調整等方面，說明提高簡易擺鐘計時準確性的措施，依據擺的擺動原理和影響因素，確保擺鐘穩定、準確地計時。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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