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针  孔  日  晷

作者:肖平 来源:本站原创 发布时间:2016年01月06日
 

初中物理自制教具:

      

临澧县新安中学 肖 平

 

日晷是根据太阳位置测量时间的工具,通过实际制作和测量,可以对有关天文学知识有更深入的认识,因此把制作日晷,测量时间作为课外活动或科技小制作的一个项目,是很有意义的。日晷的种类很多,不能—一列举,仅选一例,供读者参考。

针孔日晷是通过太阳的针孔像测出太阳的高度角来测定时间的。其优点是不需要事先测定正南北方向,因此使用起来十分方便。

【制作方法】

1.用一张白卡片纸,按图1.7-1左方所示的尺寸,剪制转尺、水平尺、刻度盘和垫圈。铆钉孔的大小按所采用的铆钉而定。转尺上的针孔和太阳像的标定位置,要同两个铆钉孔放在同一直线上。水平尺的铆钉孔要与水平尺的上边缘在一直线上,然后将转尺两端沿虚线向同一侧折起,与尺身成直角,如是太阳光即可经针孔成像在其标定位置上。

  

2.将图1.7-1右方的刻度用半透明的纸描下来,贴到刻度盘上。注意刻度纸和刻度盘相贴时,两者圆心必须严格重合,“春分”、“秋分”的延长线必须对准“0°”线。然后再用量角器在刻度盘边上画出所在地的地理纬度刻度(从0°起,逆时针方向度量),并在此刻度与圆心之间画一直线。例如在上海就画出31°与圆心相连的直线。

3.按图1.7-2所示,用铆钉将针孔日晷组装起来。铆钉连接的部分应能灵活转动。

  

【使用方法】

1.左手拿住针孔日晷刻度盘,侧面正对太阳方向,并使自己画出的纬度指示直线尽可能准确地位于中心孔的竖直下方。

2.右手转动转尺,使太阳光穿过转尺上的针孔,形成一个针孔太阳像,正好落在转尺另一端“太阳像”标定位置上。然后,再用左手把刻度盘和转尺同时捏住,不让它们再动。

3.刻度盘上有十三根节气刻度线,每根线上都有时间刻度。二十四节气的日期可以从日历上查得,使用时,当天的日期接近什么节气就按这一节气的刻度线来测时(如在7月23日“大暑”前后就选取标有“大暑”的刻度线)。左手固定了刻度盘和转尺后,右手将水平尺推成水平位置(必须尽可能准确)。这时水平尺的上边缘与所选定的(“大暑”)节气线相交于一个时间刻度,这一刻度的数值就是当地当时的时刻。

针孔日晷在我国广大中纬度地区是全年适用的。只是在北纬20.5°北回归线附近及其以南地区(相当于广州及其以南地区),在6月22日夏至前后的几个月中的中午前后(此时太阳升到天顶正中)不便使用。

针孔日晷测得的时刻在青岛、上海、福州一线与北京时间基本上是一致的。在北京南昌一线要加15分钟,呼和浩特、长沙、广州一线要加30分钟,兰州、成都一线要加1小时,东北地区要减去30分钟,可与北京时间基本一致。

 

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