物理小製作針孔日晷的製作方法圖解教程
日晷是根據太陽位置測量時間的工具,通過實際製作和測量,可以對有關天文學知識有更深入的認識,因此把製作日晷,測量時間作為課外活動或科技小製作的一個項目,是很有意義的。日晷的種類很多,不能—一列舉,僅選一例,供讀者參考。
針孔日晷是通過太陽的針孔像測出太陽的高度角來測定時間的。其優點是不需要事先測定正南北方向,因此使用起來十分方便。
針孔日晷的製作方法:
1.用一張白卡片紙,按圖1.7-1左方所示的尺寸,剪制轉尺、水平尺、刻度盤和墊圈。鉚釘孔的大小按所採用的鉚釘而定。轉尺上的針孔和太陽像的標定位置,要同兩個鉚釘孔放在同一直線上。水平尺的鉚釘孔要與水平尺的上邊緣在一直線上,然後將轉尺兩端沿虛線向同一側折起,與尺身成直角,如是太陽光即可經針孔成像在其標定位置上。
2.將圖1.7-1右方的刻度用半透明的紙描下來,貼到刻度盤上。注意刻度紙和刻度盤相貼時,兩者圓心必須嚴格重合,“春分”、“秋分”的延長線必須對準“0°”線。然後再用量角器在刻度盤邊上畫出所在地的地理緯度刻度(從0°起,逆時針方向度量),並在此刻度與圓心之間畫一直線。例如在上海就畫出31°與圓心相連的直線。
3.按圖1.7-2所示,用鉚釘將針孔日晷組裝起來。鉚釘連接的部分應能靈活轉動。
針孔日晷的使用方法:
1.左手拿住針孔日晷刻度盤,側面正對太陽方向,並使自己畫出的緯度指示直線儘可能準確地位於中心孔的豎直下方。
2.右手轉動轉尺,使太陽光穿過轉尺上的針孔,形成一個針孔太陽像,正好落在轉尺另一端“太陽像”標定位置上。然後,再用左手把刻度盤和轉尺同時捏住,不讓它們再動。
3.刻度盤上有十三根節氣刻度線,每根線上都有時間刻度。二十四節氣的日期可以從日曆上查得,使用時,當天的日期接近什麼節氣就按這一節氣的刻度線來測時(如在7月23日“大暑”前後就選取標有“大暑”的刻度線)。左手固定了刻度盤和轉尺後,右手將水平尺推成水平位置(必須儘可能準確)。這時水平尺的上邊緣與所選定的(“大暑”)節氣線相交於一個時間刻度,這一刻度的數值就是當地當時的時刻。
針孔日晷在我國廣大中緯度地區是全年適用的。只是在北緯20.5°北迴歸線附近及其以南地區(相當於廣州及其以南地區),在6月22日夏至前後的幾個月中的中午前後(此時太陽升到天頂正中)不便使用。
針孔日晷測得的時刻在青島、上海、福州一線與北京時間基本上是一致的。在北京南昌一線要加15分鐘,呼和浩特、長沙、廣州一線要加30分鐘,蘭州、成都一線要加1小時,東北地區要減去30分鐘,可與北京時間基本一致。
本站提示:本自制教具可輔以“測量”部分的物理實驗教學。
選自:《初中物理自制教具》
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