研究性学习报告-钟表的发展史

研究性学习报告

时间的印迹－钟表的发展史

一零九中学高二一斑

组员:张茜、孙艾爽、李瑞静、王梦洁

2008/9/29

一:目录

1.引言

2.我国古代计时器

2.最早的钟表

3.钟表的发展历程

4.钟表的种类

5.怀表

6.瑞士名表档案

7.手表五大运转结构介绍

8.总结

引言

时间在不断的流逝,当他从指尖流走的那一刻你可曾感到过他的存在呢？当人们想要抓住时间的时候，他们开始寻找、创造可以表示时间的仪器。就这样时间的印迹—钟表出现了。开始它只是一种工具，但随着人类历史的发展、生活水平的提高，它已经蜕变成为一种装饰品、一种身份的象征。                               

随着时间的推移，人们发明了怀表、手表，并对它们作出了精确的定义。钟表是钟和表的统称。钟和表都是计量和指示时间的精密仪器。钟和表通常是以内机的大小来区别的。按国际惯例，机心直径超过50毫米、厚度超过12毫米的为钟；直径37～50毫米、厚度4～6毫米者，称为怀表；直径37毫米以下为手表；直径不大于20毫米或机心面积不大于314平方毫米的，称为女表。手表是人类所发明的最小、最坚固、最精密的机械之一。

现代钟表的原动力有机械力和电力两种。机械钟表是一种用重锤或弹簧的释放能量为动力，推动一系列齿轮运转，借擒纵调速器调节轮系转速，以指针指示时刻和计量时间的计时器。

我国古代计时器

    圭表、日晷和铜壶滴漏是我国几种最早的计时器。

圭表

    圭表由“表”发展而来，它是根据正午时表影长度变化定节气、定年长的仪器。表是一根直立于平地上测日影的竿子或石柱（汉以后改为铜制）；圭则是测定表所投下日影长度的刻板；圭南北方向平放，与表相互垂直，合称为圭表。最初的圭和表是分开的。后来发现，在中原地区，正午时分表影总是投在表的正北方向，人们便采用和表同样的材料刻一平板，一头固定在表的基部，另一头沿伸向北，并在这条平板上刻凿尺寸。这样，正午时分表影投到这条平板上，就可以直接从平板上读出表影的长度值了。

圭表是我国的一种古老计时器，年代久远。据记载，建于周代初期的“周公测景台”，作用即是“立土圭测日景（影），以验四时之气”。

日晷

日晷由圭表演变而来，是利用一日之内表影的方向变化定时刻的仪器。日晷的主要部件是一根表（指针，称为晷针）和刻有时刻线的晷面。日晷按晷面所放的位置不同，分为赤道日晷、地平日晷、立晷、斜晷等，最常见的是赤道日晷和地平日晷。

赤道日晷是在石刻的圆盘（即晷面）中心安装一根铜制或铁制的指针，指针与晷面垂直。晷面放置在一个石台上，南高北低，与赤道平行，指针上端正指北天极，下端正指南天极。晷面的上下两面均刻有子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥12个时辰，刻度均匀。太阳出来后，晷针的影子落在哪个时辰的刻度上，即说明此时是什么时辰。每年春分以后，取影计时看晷面上面的影，秋分以后看晷面下面的影。

地平日晷的晷面水平放置，晷针不是垂直于晷面，而是呈倾斜状指向北天极。晷针与晷面之间的夹角为北极星的地平高度，亦即当地的地理纬度。同时晷面上的刻度也不均匀。

《隋书·天文志》记载了隋开皇十四年（公元594年）鄜州司马袁充发明的短影平仪（一种地平日晷），这是我国关于日晷的最早的文字记载。但实际上，日晷在我国使用的时间要比这早得多。

铜壶滴漏

圭表和日晷都是依靠阳光照射而取影计时，若遇晨、昏、阴天和雨雪便失去作用，而铜壶滴漏则克服了这些缺点，在任何天气下均可使用。铜壶滴漏又称漏壶、漏刻等，它是古代利用水的流速来计量时间的一种仪器。

漏壶，是在壶底或靠近壶底部凿有小孔，水从小孔逐渐滴漏下去，用以计时。铜壶滴漏起初是用一只漏壶，壶中置一箭杆，箭杆上刻有刻度，看水退到哪一刻度，就知道是什么时刻了。以后经过不断改进，用壶的数量逐渐增加。有一种铜壶滴漏，用四只铜壶，自上而下互相叠置。上面的三只铜壶底部都有小孔，最上面的一只铜壶盛满水；最下面的一只铜壶底部封闭，没有小孔，壶内插铜尺一把，尺上划分12个时辰（从下而上，由子至亥），铜尺前有一只木制浮箭，插在箭下的浮舟上。当水由最上面的一只铜壶依次滴漏到最下面的铜壶内时，随着壶内的水逐渐增多，浮舟逐渐上浮，从而使舟上的浮箭也逐渐上升，根据箭头指向铜尺的时辰刻度，即可计算出时间。

漏壶的制作，相传始于黄帝时期。有关漏壶的文字记载，最早见于春秋战国时成书的《周礼·夏官司马》，上面有挈壶氏条，记载了当时漏壶在军事行动中的作用：“凡军事，悬壶以序聚柝。”意思是在军事行动中，用漏壶来定敲梆子的时间。

用铜壶滴漏计时守时，不但在我国古代人民的生活和生产活动中起过重要作用，对我国古代的天文学也做出过杰出贡献。一些重大的天文发现，与用铜壶滴漏计时守时有密切关系。铜壶滴漏在我国使用的时间很长，直到明代我国有了钟表以后，使用才越来越少，最后完全被钟表所取代。

古代人生活简单，除了饮食渔猎制造工具之外别无所事，所以日出而作，日落而息，用不著争取时间。进而人类群居有了交易的时候，也不过是‘日中为市，交易而退’。后来人事渐繁，尤其是农业兴起后，人类逐渐体会时间的重要性。时间观念随著人类文明程度而有所不同，从早期的“立竿见影”到用圭表或日晷来测度时间，到要求准确时间的测度，而发明了“漏刻”到了后期发明水钟（water clock），以滴水增加重量推动轴杆或使齿轮运转，十一世纪正式才有机械钟，机械钟是以重锤代水为动力推动齿轮运转的钟。

最早的钟表

人人皆知中国古代有伟大的四大发明——造纸、印刷、火药和指南针，但很少有人知道对人类发展起着极其重要的钟表，也是由中国人在900多年前的北宋时期发明的。世界著名的钟表大师、香港钟表历史学家矫大羽激动地对记者说，经过数年的努力和求证，他提出的“中国人开创了钟表史”这一观点，已被世界钟表界认可。 矫大羽说，中国古代有日晷、水钟、火钟、铜壶滴漏等，这只能算是古人的计时器。没有嘀嗒嘀嗒的钟表声，都不能称作钟表。到了1090年，北宋宰相苏颂主持建造了一台水运仪象台，每天仅有一秒的误差。而且，它有擒纵器，正是擒纵器工作时能发出嘀嗒嘀嗒的声音。这就是钟表与计时器的区别。国际钟表界都把擒纵器视为钟表的心脏。在瑞士，他找到了一本世界钟表界的权威书刊上写到：“现代机械钟表中使用的擒纵器源自中国古代苏颂的发明。”之后，他又在英国著名科技史家李约瑟的一本书中，找到了他的一段话：“苏颂把钟表机械和天文观察仪器结合以来，在原理上已经完全成功，他比罗伯特·胡克先行了六个世纪，比方和斐与胡克同被西方认为是天文钟表的发明人先行七个半世纪。”由于矫大羽知道擒纵器在钟表发明中所占的决定性作用，他在实地考察和查找了大量有关水运仪象台的资料后，翻阅了苏颂所著的《新仪象法要》一书，并找到了西方权威人士的话作为旁证，大胆断言是中国人开创了人类钟表史，并影响了后来西方钟表的进展。

钟表的发展历程

　   公元1300年以前，人类主要是利用天文现象和流动物质的连续运动来计时。例如，日晷是利用日影的方位计时；漏壶和沙漏是利用水流和沙流的流量计时。

东汉张衡制造漏水转浑天仪，用齿轮系统把浑象和计时漏壶联结起来，漏壶滴水推动浑象均匀地旋转，一天刚好转一周，这是最早出现的机械钟。北宋元祜三年(1088)苏颂和韩公廉等创制水运仪象台，已运用了擒纵机构。                                 

1350年，意大利的丹蒂制造出第一台结构简单的机械打点塔钟，日差为15～30分钟,指示机构只有时针；1500～1510年，德国的亨莱思首先用钢发条代替重锤，创造了用冕状轮擒纵机构的小型机械钟；1582年前后，意大利的伽利略发明了重力摆；1657年，荷兰的惠更斯把重力摆引入机械钟，创立了摆钟。

　　1660年英国的胡克发明游丝，并用后退式擒纵机构代替了冕状轮擒纵机构；1673年，惠更斯又将摆轮游丝组成的调速器应用在可携带的钟表上；1675年，英国的克莱门特用叉瓦装置制成最简单的锚式擒纵机构，这种机构一直沿用在简便摆锤式挂钟中。

　　1695年，英国的汤姆平发明工字轮擒纵机构；1715年，英国的格雷厄姆又发明了静止式擒纵机构，弥补了后退式擒纵机构的不足，为发展精密机械钟表打下了基础；1765年，英国的马奇发明自由锚式擒纵机构，即现代叉瓦式擒纵机构的前身；1728～1759年，英国的哈里森制造出高精度的标准航海钟；1775～1780年，英国的阿诺德创造出精密表用擒纵机构。

　　18～19世纪，钟表制造业已逐步实现工业化生产，并达到相当高的水平。20世纪，随着电子工业的迅速发展，电池驱动钟、交流电钟、电机械表、指针式石英电子钟表、数字式石英电子钟表相继问世，钟表的日差已小于0.5秒，钟表进入了微电子技术与精密机械相结合的石英化新时期。

钟表的种类

钟表的应用范围很广，品种甚多，可按振动原理、结构和用途特点分类。按振动原理可分为利用频率较低的机械振动的钟表，如摆钟、摆轮钟等；利用频率较高的电磁振荡和石英振荡的钟表，如同步电钟、石英钟表等；按结构特点可分为机械式的，如机械闹钟、自动、日历、双历、打簧等机械手表；电机械式的，如电摆钟、电摆轮钟表等；电子式的，如摆轮电子钟表、音叉电子钟表、指针式和数字显示式石英电子钟表等。


机械钟表有多种结构形式，但其工作原理基本相同，都是由原动系、传动系、擒纵调速器、指针系和上条拨针系等部分组成。

　　机械钟表利用发条作为动力的原动系，经过一组齿轮组成的传动系来推动擒纵调速器工作；再由擒纵调速器反过来控制传动系的转速；传动系在推动擒纵调速器的同时还带动指针机构，传动系的转速受控于擒纵调速器，所以指针能按一定的规律在表盘上指示时刻；上条拨针系是上紧发条或拨动指针的机件。

怀表

怀表，译作实际POCKET WATCH，意思就是口袋里的表。同手表名称相比，根据怀表的中文名称顾名思义，应该是佩带在胸前、怀里的表。它表端有一条链子可以固定在身上，装在西装背心口袋里的袖珍钟，这种形象派头十足，再加上怀表昂贵的价格，它一出现，就成为身份的象征。1886年，在改进了齿轮装置和擒纵器之后，瑞士人设计出了便宜的怀表。这样，有不少人能够购买怀表，怀表进入了寻常百姓的家庭。瑞士也因为掌握这种先进的制表技术，在以后的一个多世纪中充当世界制表业的中心。

　　到了1887年，爱美、追求时髦的女士们就已经开始佩带手表。表带取代了怀表的表链起到固定的作用。随着20世纪的来临，人们在生产力水平高速发展的同时，在服饰上，也开始追求一种不同于以往的，更加随意的风格。在服饰风格改变的同时，原来只有穿着正统的西装才能佩带的怀表就不能满足需求了，人们需要一种佩带随便，没那么讲究派头的表。正是在这股“流行风”的带动下，手表迅速地占领了市场。

　　建国前，男子穿长袍马褂，时兴在左侧小口袋内装挂金壳怀表，表链系于衣扣之上。佩戴一块怀表，在一些场合小心地拿在手里，“啪” 地一响，表盖打开，露出白表盘、黑表针，神态整个就是一个傲慢的绅士。

　　如今，市面上怀表鲜有销售，除了名牌厂商推出的怀表，怀表被当作礼品、收藏品。

瑞士名表档案

最初的手表制造一直是英国人和法国人的天下。
    瑞士号称“钟表王国”，它的钟表业独霸全球达二个半世纪之久，至今仍坐稳了世界同行的头把椅。
    瑞士的钟表业起源於以日内瓦为中心的法、瑞边境侏儒山脉山谷与盆地间的小村与城镇之中，早在15世纪日内瓦的珠宝匠以及金匠便开始制造钟表。1601年1月20日，日内瓦当局正式批准成立了世界上第一个钟表行业公会，当时的日内瓦大约只有三百多钟表技工，年产钟表约五千只，到了18世纪中，大批的钟表匠聚集到日内瓦，他们往往在临街的底楼开店招揽顾客，在顶楼的安静处制造和修理钟表，到了19世纪中，日内瓦不仅成了全瑞士的钟表制造中心，而且还成为全欧洲同行们的领袖。
    日内瓦依靠钟表兴旺发达的经验，启发了侏儒山脉深处的农夫、牧民，他们也开始造起了齿轮、弹簧、发条。当地一些青年不惜花费十年甚至数十年的时间去日内瓦等城市学习，再返回家乡开设自己的手工作坊，他们互相分工合作，立志造出世界上质量最好的零件，装配出最复杂、精密的钟表，
    瑞士钟表业真正面临严重挑战发生在19世纪至20世纪之交，随著工业革命的深入，美国人发明的标准化大规模生产风靡全球似乎只有美式的那种大工厂才能赚到足够的利润，并生存下去，但瑞士钟表小作坊最终还是找到了适应现代工业社会的生存方式，它是通过机芯、表带、表壳等专业零件公司的统一设计和大批量的生产，从而使钟表昂贵的价值降到一般消费者能的承受的地步，再加上那些技艺高超的工匠以及风格独特的小型钟表厂，把买来的零件自行加工改装，订制成特别的零件，这样瑞士钟表业就能和那些名表和谐地共存，而一向以大批量生产而来势汹汹的美国产手表，因为缺乏各个档次价位产品的支撑，在第二次世界大战以后的市场上变得无影无纵 。

早于16世纪，一些法国基督教新教徒为逃避宗教迫害，隐居于瑞士山区上千米海拔的山谷。那里人迹稀少，湖泊环绕，丛林耸立，漫长的隆冬令人咋舌，屋顶均以金属物料覆盖以抵御风暴。他们擅长制造机械装置，为了生计，他们一面坚守信仰，一面发展手工技巧。在幽闭的自然环境和漫长的严冬中，他们的手制钟表工艺日益精湛。到了19世纪时，瑞士的制表技艺已经成为个中翘楚，世界其他地区望尘莫及。 或许这只是个关于钟表的神话，但瑞士人对钟表制造的热情，对完美技术的执著，对传统价值和个性的坚持，对美学和实用的精雕细刻，令瑞士手表成为一派生活方式的象征。今天的瑞士钟表，依旧是优质钟表的代名词。

 瑞士：策动钟表的最经典与最流行

百达翡丽 PATEK PHILIPPE

维多利亚女王、沃尔特迪斯尼、爱因斯坦有什么共同点：有名、有钱，而且都戴百达翡丽。1851年在日内瓦诞生的百达翡丽等于车中的劳斯莱斯，1932年推出的卡拉特拉瓦珍品系列一直是最受欢迎的设计。

劳力士 ROLEX

劳力士商标1908年注册。1926年问世的蚝式表解决了困扰手表制造的防水防尘问题，一年后，伴随人类首次成功渡过英吉利海峡，劳力士蚝式表的坚实耐用扬名全球。其后蚝式表也向华贵典雅演变，成为商业巨子及卡拉扬、多明戈等艺术家的挚爱。
爱彼AUDEMARS PIGUETP

1875年诞生的爱彼表，不断创造出世界上功能最多的手表，且皆由手工精制，还在每块爱彼表的背面刻上工匠的名字。1972年推出的皇家橡树Royal Oak更是它的传奇之作，是高档运动表流行之风的开创者。
江诗丹顿 VACHERON CONSTANTIN
江诗丹顿成立于1755年，为世界最古老的钟表制造厂之一。江诗丹顿擅长复杂机械表的制造，每个新产品问世，全球限量出产500只。“最小批量，最优质量，最高买价”一直是江诗丹顿的经营战略。
芝柏 GIRARD PERREGAUX
1791年创立的芝柏表，它是当今瑞士极少数具备独立开发表芯及生产原装表能力的表厂之一。1860年芝柏表厂设计完成世界上首只三金桥陀飞轮怀表。1991年，芝柏将直径45毫米的三金桥陀飞轮怀表缩制成2.86毫米的腕表，其精密复杂的构造，象征芝柏工艺的极致境界。

手表五大运转结构介绍

   手表依动力来源的不同，约可分为机械表 (又分为手上链表与自动上链表)、石英表、自动石英表、太阳能表及新近发明的手上链石英表等，因其结构各有不同，特色各异，在使用上也有不同的注意事项，本篇将为您一一概述。

（一）、AUtOmatiC机械表 :

泛指利用发条盒储存动力的手表。所有动力的开始从发条上紧发送力量至中二番车、三番车、四番车、五番车 (擒纵轮)、卡子再到摆轮，然后摆轮反作用力至马仔，使其恢复之前所在的位置，这样一来便可使整个运转过程周而复始，持续产生动力。机械表又可分为手上链和自动上链两种。（A.手上链表:即由人手转动龙头，驱动上链系统，进而带动发条上满链。B.自动上链表:  靠手臂的摆动驱动自动盘来回摆动，来达到自动上紧发条的效果。）

（二） 、Quartz石英表：

    泛指手表利用电池和石英震荡器来计算及显示时间，它的机芯是由石英制造频率的，现在常见的可分为指针式石英表和数字式石英表，最大的特色是精准，在正常温度范围内，每月误差约为+ - 15-20秒内。（A．指针式石英表: 利用电池的电力使石英产生频率后，再利用IC板除频并控制线圈与磁车，使它推动齿轮系及转动指针，其时、分针基本上是用电力驱动的。B．数位式石英表：基本原理和指针式石英表相同，但它没有齿轮系，而直接以液晶片LCD来显示时间。）

（三） 、太阳能表 :

    太阳电池是使用纯度极高的硅片制成的，这种硅片经过特殊处理形成两层极薄的薄层，当阳光或灯光照射到硅片表面，就能把光能转变为光电流及光电压。电流由电压高的太阳电池流至电压低的手表电池而得以充电。为了防止太阳电池所流入手表的电压太高，内部有二极管及电阻来充当缓冲器以便保护手表电池及寿命。

（四） 、AUtO-QUartz自动石英表 :

   它是自动表与石英表的结合体，其动力来源来自配戴者手臂的摆动带动表内的自动盘转动，所产生的动能推动内制的微型发电马达转化为能源，为表内的石英装置提供充足电力，多余的电能则会被微型电容器储存起来。这种利用机械能转化为电能的设计，在经过现今技术的不断改良后，充满能量时，可持续运作达数十天之久。自动石英表结合自动表的上链方便性与石英表的精准，且无须使用电池，更加环保，目前已有越来越多品牌制作这类型手表。

（五） 、SpringDriVe(手上炼石英) ：

    由日本SElKO集团于1998年发表的Spring Drive技术，在大部分的结构上其实是与机械表完全相同的，但在机械表的核心一擒纵结构部份则采用了石英震荡器的构造，因此有人认为它应该是属于石英表才是，但严格来说Spring Drive技术其实算是机械表的衍生设计，因为石英震荡器与磁车在Spring Drive上面是担任「煞车」的作用，计时组件的动力来源依然是来自于发条盒，由石英震荡器提供讯号给磁车作连续点放的动作来牵制秒针，所以采用Spring Drive技术的腕表，秒针是如机械表般一点点步进的，也因为采用石英震荡器为频率核心，所以虽然算是机械表，但却拥有每月+ - 15秒的高精准度，造也是机械表所不及的地方。

总结

通过以上的介绍，我们可以更深入的了解钟表的王国。那一幅幅精美的图片令我们赏心悦目。钟表按照他的轨迹在不断的发展，记录时间的仪器已经脱胎换骨。无论是从形状、体积、动力、功能以及外观上都有很大的改变。钟表的功能已不再局限于记录时间，它可以是MP3，也可以是一部手机。它不仅是家中的装饰品，也是一条手链，一枚戒指，一条项链。一块手表能够充分彰显一个人的个性，一块手表能够表示一个人的身份，一块手表能够体现一种气质。也许这就是任何一个细小的东西都被人们所重视的原因吧！也就是说生活水平的提高使我们对生活有了更多新的要求，从而推动了钟表的发展。钟表的发展让我们看到了人类的智慧的伟大和社会的进步的速度。

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