古代儀器儀表和度量衡

1、LOGO古代儀器儀表和度量衡天文儀器1地動(dòng)儀2指南針3度量衡LOGO第一節(jié) 天文儀器1測(cè)量天體的儀器主要有渾儀，簡(jiǎn)儀等2表演天象的儀器主要是渾象等.3集多種功能于一身的水運(yùn)儀象臺(tái)LOGO渾儀(上古時(shí)稱璿璣玉衡，簡(jiǎn)稱璣衡)四游儀: 四游儀由窺管和一個(gè)雙重的圓環(huán)組成。赤道環(huán)LOGO渾儀工作原理 雙重圓環(huán)叫四游環(huán)，也叫赤經(jīng)環(huán)，環(huán)面上刻有周天度數(shù)，可以繞著極軸旋轉(zhuǎn)，窺管夾在四游環(huán)上，可以在雙環(huán)里滑動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)四游環(huán)，并移動(dòng)窺管的位置，就可以觀測(cè)任何的天區(qū) 赤道環(huán)在四游環(huán)外，上亦刻有周天度數(shù)，固定在與天球赤道平行的平面上。這樣，就可以通過窺管觀測(cè)到待測(cè)量的天區(qū)或星座，并得出該天體與北極間的距離，稱“去極度”

2、，以及該天體與二十八宿距星的距離，稱“入宿度”。 去極度和入宿度是表示天體位置的最主要數(shù)據(jù)。渾儀結(jié)構(gòu)圖渾儀仿制模型LOGO簡(jiǎn)儀平行于地球赤道面的環(huán)叫做“赤道環(huán)”直立在赤道環(huán)中心的雙環(huán)，能繞一根金屬軸轉(zhuǎn)動(dòng)，叫做“赤經(jīng)雙環(huán)”簡(jiǎn)儀結(jié)構(gòu)圖LOGO簡(jiǎn)儀工作原理 觀測(cè)時(shí)，將窺管對(duì)準(zhǔn)某顆待測(cè)星，然后在赤道環(huán)和赤經(jīng)雙環(huán)的刻度盤上直接讀出這顆星星的位置值。有兩個(gè)支架托著正南北方向的金屬軸，支撐著整個(gè)觀測(cè)裝置，使這個(gè)裝置保持著北高南低的形狀。這是我國(guó)首先發(fā)明的赤道裝置，要比歐洲人使用赤道裝置早500年左右。表演天象的儀器渾象 渾象的基本形狀是一個(gè)大圓球，象征天球，大圓球上布滿星辰，畫有南北極、黃赤道、恒顯圈、恒隱

3、圈、二十八宿、銀河等等，另有轉(zhuǎn)動(dòng)軸以供旋轉(zhuǎn)，還有象征地平的圈（在圓球之外）或框，亦或有象征地體的塊（在圓球之內(nèi)）。 渾象示意圖渾象復(fù)原圖模型LOGO水運(yùn)儀象臺(tái) 在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，采用了民間使用的水車、筒車、桔槔、凸輪和天平秤桿等機(jī)械原理，把觀測(cè)、演示和報(bào)時(shí)設(shè)備集中起來，組成了一個(gè)整體，成為一部自動(dòng)化的天文臺(tái)。 水運(yùn)儀象臺(tái) 根據(jù)新儀象法要記載，水運(yùn)儀象臺(tái)是一座底為正方形、下寬上窄略有收分的木結(jié)構(gòu)建筑，高大約有十二米，底寬大約有七米，共分為三大層。上上層是一個(gè)露天的平臺(tái)，設(shè)有渾儀一座層是一個(gè)露天的平臺(tái)，設(shè)有渾儀一座，用龍柱支持，下面有水槽以定水平。渾儀上面覆蓋有遮蔽日曬雨淋的木板屋頂，為了便于觀測(cè)，

4、屋頂可以隨意開閉，構(gòu)思比較巧妙。露臺(tái)到儀象臺(tái)的臺(tái)基有七米多高。中層是一間沒有窗戶的中層是一間沒有窗戶的“密室密室”，里面放置渾象，里面放置渾象。天球的一半隱沒在“地平”之下，另一半露在“地平”的上面，靠機(jī)輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，一晝夜轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，真實(shí)地再現(xiàn)了星辰的起落等天象的變化。 下層包括報(bào)時(shí)裝置和全臺(tái)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)等下層包括報(bào)時(shí)裝置和全臺(tái)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)等。設(shè)有向南打開的大門，門里裝置有五層木閣，木閣后面是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。 第二節(jié) 地動(dòng)儀 地動(dòng)儀模型 結(jié)構(gòu)： 地動(dòng)儀用精銅制成，圓經(jīng)八尺，合蓋隆起，形似酒樽。表面作金黃色，上部鑄有八條金龍，分別伏在東、西、南、北及東北、東南、西北、西南八個(gè)方向。龍倒伏，龍首向下，龍嘴

5、各銜一顆小銅球，與地上仰蹲張嘴的蟾蜍相對(duì)。地動(dòng)儀空腔中央，立一根銅柱，上粗下細(xì)。銅柱周圍有八根橫桿，稱為“八道”，各與一龍頭相連。銅柱是震擺裝置，八道用來控制和傳導(dǎo)銅柱運(yùn)動(dòng)的方向。在地動(dòng)儀受到地震波沖擊時(shí)，銅柱就倒向發(fā)生地震的方向，推動(dòng)同一方向的橫桿和龍頭，使龍嘴張開，銅球下落到蟾蜍嘴中，并發(fā)出響聲，以提示人們注意發(fā)生了地震及地震的時(shí)間和方向。 地動(dòng)儀原理： 一顆珠子放在平臺(tái)上，如果將哪方稍微往下一按，珠于就向哪方滾動(dòng)。地動(dòng)儀就是根據(jù)這些簡(jiǎn)單的原理設(shè)計(jì)的。地動(dòng)可以傳到很遠(yuǎn)的地方，只不過太遠(yuǎn)了人就感覺不到了，但地動(dòng)儀能準(zhǔn)確地測(cè)到。但是中國(guó)科學(xué)家認(rèn)定地動(dòng)儀的工作原理應(yīng)該是“懸垂擺原理”，即地動(dòng)儀是

6、利用了一根懸掛柱體的慣性來驗(yàn)震的，而非當(dāng)今歷史教科書所說的在儀器底部簡(jiǎn)單地豎立一根直立桿。 第三節(jié) 指南針 指南針是用以判別方位的一種簡(jiǎn)單儀器。又稱指北針。指南針的前身是中國(guó)古代四大發(fā)明之一的司南。主要組成部分是一根裝在軸上可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的磁針。磁針在地磁場(chǎng)作用下能保持在磁子午線的切線方向上。磁針的北極指向地理的北極，利用這一性能可以辨別方向。常用于航海、大地測(cè)量、旅行及軍事等方面。 1 司南指南針的始祖司南由青銅盤和天然磁體制成的磁勺組成，青銅盤上刻有二十四向，置磁勺于盤中心圓面上，靜止時(shí)，勺尾指向?yàn)槟稀?早在兩千多年前漢早在兩千多年前漢代（公元前代（公元前206公公元元220年），中國(guó)人年）

7、，中國(guó)人就發(fā)現(xiàn)山上的一種就發(fā)現(xiàn)山上的一種石頭具有吸鐵的神石頭具有吸鐵的神奇特性，并發(fā)現(xiàn)一奇特性，并發(fā)現(xiàn)一種長(zhǎng)條的石頭能指種長(zhǎng)條的石頭能指南北，他們管這種南北，他們管這種石頭叫做磁石。石頭叫做磁石。 古代的能工巧匠把磁石打磨古代的能工巧匠把磁石打磨鑿雕成一個(gè)勺形，放在青銅鑿雕成一個(gè)勺形，放在青銅制成的光滑如鏡的底盤上，制成的光滑如鏡的底盤上，再鑄上方向性的刻紋。這個(gè)再鑄上方向性的刻紋。這個(gè)磁勺在底盤上可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，磁勺在底盤上可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，勺柄指的方向停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，勺柄指的方向就是正南，勺口指的方向就就是正南，勺口指的方向就是正北，這就是我國(guó)祖先發(fā)是正北，這就是我國(guó)祖先發(fā)明的世界上最早

8、的指示方向明的世界上最早的指示方向的儀器，叫做司南。其中，的儀器，叫做司南。其中，“司司”就是就是“指指”的意思。的意思。 司南是我國(guó)春秋司南是我國(guó)春秋 戰(zhàn)國(guó)時(shí)戰(zhàn)國(guó)時(shí)代發(fā)明的一種最早的指示代發(fā)明的一種最早的指示南北方向的指南器，還不南北方向的指南器，還不是指南針是指南針。漢代司南漢代司南羅盤羅盤 后來，人們學(xué)會(huì)了人工制作磁后來，人們學(xué)會(huì)了人工制作磁鐵，就制成了磁針，把磁針放鐵，就制成了磁針，把磁針放在一個(gè)盛水的、邊上標(biāo)有方向在一個(gè)盛水的、邊上標(biāo)有方向的盤子里。磁針浮在水上，能的盤子里。磁針浮在水上，能自由旋轉(zhuǎn)，靜止時(shí)兩端分別指自由旋轉(zhuǎn)，靜止時(shí)兩端分別指向南北方向。這種指南儀器比向南北方向。這種

9、指南儀器比司南進(jìn)了一步，比較好制作，司南進(jìn)了一步，比較好制作，也更靈敏。人們把這種指南儀也更靈敏。人們把這種指南儀器叫做水羅盤，也叫羅盤。器叫做水羅盤，也叫羅盤。 指南魚縷懸法指南針指南針的發(fā)明指南針的發(fā)明 到了宋代，我國(guó)古代科學(xué)到了宋代，我國(guó)古代科學(xué)家沈括，在前人研究的基礎(chǔ)家沈括，在前人研究的基礎(chǔ)上對(duì)指南儀器進(jìn)行了改進(jìn)，上對(duì)指南儀器進(jìn)行了改進(jìn)，制作出各式各樣的指南針。制作出各式各樣的指南針。 幾百年前，指南針傳到歐幾百年前，指南針傳到歐洲，從此，世界各國(guó)才逐漸洲，從此，世界各國(guó)才逐漸有了指南針。有了指南針。 指南魚 關(guān)于磁針的裝置方法，沈括介紹了四種方法： 1.水浮法將磁針上穿幾根燈心草浮在

10、水面，就可以指示方向。 2.碗唇旋定法將磁針擱在碗口邊緣，磁針可以旋轉(zhuǎn)，指示方向。 3.指甲旋定法把磁針擱在手指甲上面由于指甲面光滑，磁針可以旋轉(zhuǎn)自如，指示方向。 4.縷懸法在磁針中部涂一些蠟，粘一根蠶絲，掛在沒有風(fēng)的地方，就可以指示方向了。 第四節(jié) 度量衡計(jì)量長(zhǎng)短的器具稱為度計(jì)量長(zhǎng)短的器具稱為度測(cè)定計(jì)算容積的器皿稱為量測(cè)量物體輕重的工具稱為衡 (1) 度 長(zhǎng)度單位的名稱，產(chǎn)生很早，上古時(shí)都是以人身體的某個(gè)部分或某種動(dòng)作為命名依據(jù)的，例如寸、咫、尺、丈、尋、常、仞等都是。在這些名稱中，尺是長(zhǎng)度的基本單位。一尺的長(zhǎng)度與一手的長(zhǎng)相近，容易識(shí)別，所以古時(shí)就有“布手知尺”、“尺者識(shí)也”等的說法。 (2

11、) 量 量器是封建社會(huì)計(jì)量農(nóng)產(chǎn)品多少的主要器具，其專用名稱有升、斗、斛、豆、區(qū)、釜、鐘以及溢、掬等。以一手所能盛的叫作溢，兩手合盛的叫作掬，掬是最初的基本的容量單位。升是容量的基本單位，斗和斛則為實(shí)用單位。 (3) 衡 宋代權(quán)衡的改制廢棄了銖、絫、黍等名稱，其重量單位名稱自大到小依次為石、鈞、斤、兩、錢、分、厘、毫、絲、忽，其進(jìn)位方法已如前述。宋制衡量一直沿用至元明清，很少改易。秦統(tǒng)一度量衡及度量衡的發(fā)展秦統(tǒng)一度量衡及度量衡的發(fā)展 公元前公元前221年，秦統(tǒng)一全年，秦統(tǒng)一全國(guó)后，為了鞏固統(tǒng)一的局面，國(guó)后，為了鞏固統(tǒng)一的局面，秦王朝在政治、經(jīng)濟(jì)、文化秦王朝在政治、經(jīng)濟(jì)、文化等方面采取了一系列措施

12、，等方面采取了一系列措施，其中用法律形式和行政手段其中用法律形式和行政手段統(tǒng)一全國(guó)的度量衡，即為一統(tǒng)一全國(guó)的度量衡，即為一重要措施。重要措施。秦統(tǒng)一度量衡秦統(tǒng)一度量衡 第一，皇帝親自頒發(fā)統(tǒng)一度量衡的命令。這個(gè)命令被刻在或鑄在量器、衡器上，或是刻在銅版上，再嵌在量器、衡器上，作為使用憑證。 第二，中央制造頒發(fā)度量衡的標(biāo)準(zhǔn)器，作為各地制作和檢定的標(biāo)準(zhǔn)。 第三，制定了對(duì)度量衡器具定期鑒定的制度。 統(tǒng)一度量衡統(tǒng)一度量衡秦統(tǒng)一度量衡詔版秦始皇詔陶量 漢代的度量衡制度 漢代長(zhǎng)度單位是分、寸、尺、丈、引，都是十進(jìn)位制。即1丈=10尺，1尺10寸，1寸10分。最的單位是龠、合、升、斗、斛，除1龠05合外，其余

13、都是十進(jìn)位。衡的單位和進(jìn)位關(guān)系是：24銖1兩，16兩1斤，30斤1鈞，4鈞1石。 王莽統(tǒng)一度量衡王莽統(tǒng)一度量衡新莽銅嘉量新莽銅嘉量隋唐及其后的度量衡隋唐及其后的度量衡 據(jù)隋書律歷志的記載來推算隋的單位量值，為一尺約30厘米，一升約600毫升，一斤約750克。 據(jù)唐六典記載，小制一尺二寸為大尺一尺，三小升為一大升，三小斤為一大斤。唐大制的單位量值為，尺長(zhǎng)31厘米，每斤重693克，每升合600毫升。 隋朝以前，錢幣長(zhǎng)期紊亂，大小輕重不隋朝以前，錢幣長(zhǎng)期紊亂，大小輕重不一，影響了商品交換的發(fā)展。隋建立后，改一，影響了商品交換的發(fā)展。隋建立后，改鑄新五銖錢，鑄新五銖錢，“又嚴(yán)其制，自是錢貨始一，又嚴(yán)其制，自是錢貨始一，所在流布，百姓便之所在流布，百姓