學(xué)科：物理教學(xué)內(nèi)容：物體的尺度及其測量 探究目標(biāo)1.知識與技能  知道測量長度和體積的工具；會使用這些工具測量長度和體積；知道測量有誤差；誤差和錯誤有區(qū)別.2.過程與方法  經(jīng)歷測物體的長度和體積的過程；體驗(yàn)通過日常經(jīng)驗(yàn)估測長度的方法.3.情感、態(tài)度與價值觀  認(rèn)識測量長度和體積的工具及其發(fā)展變化的過程；培養(yǎng)實(shí)事求是、熱愛科學(xué)的精神.探究指導(dǎo)物理宮殿1.物質(zhì)世界的尺度，如圖2.1-1【例1】  試就你已知的物體從小到大順序排列.圖2.1-1  物質(zhì)世界的尺度/m思路與技巧  物質(zhì)從微觀到宏觀其尺度應(yīng)分別為：夸克（小于10-16）、質(zhì)子（10-13cm）、原子核（10-10cm）、原子（10-8cm）、分子（10-5～10-7cm）；西瓜（60cm）、地球（1.28×106m）、太陽系、銀河系（十萬光年）、宇宙.答案  夸克、質(zhì)子、原子核、原子、分子、塵粒、西瓜、地球、太陽系、銀河系、宇宙。2.長度（length）的測量（1）常用的測量長度的工具：如圖2.1-2；圖2.1-2（2）長度的單位：國際單位是米（meter，簡寫為m），常用單位有：千米（km）、分米（dm）、厘米（cm）、毫米（mm）、微米（μm）、納米（nm）.它們之間的換算關(guān)系：1km=103m  1dm=10-1m  1cm=10-2m1mm＝10-3m  1μm＝10-6m  1nm＝10-9m說明   （1）1983年國際計算大會規(guī)定：米是在內(nèi)，光在真空中行程的長度；（2）光年是長度單位，用來表示天體之間的距離 。它等于光在1年中的行程.1光年=9.46×1015m.3.正確使用刻度尺的方法一看：測量前根據(jù)實(shí)際需要選擇測量工具，并觀察刻度尺的量程、分度值和零刻度線是否磨損；二放：尺要與被測長度重合（或平行），且刻度線緊貼被測物體放置，若用零刻度線已磨損的刻度尺，應(yīng)從看得清楚的某一刻度線開始量；三讀：讀數(shù)時視線應(yīng)與尺面垂直，并估讀到分度值的下一位；四記：記錄測量結(jié)果時，要寫出數(shù)字和單位.4.測量長度的一些特殊方法普通方法不能直接測量出來，可以間接測量.間接測量長度的特殊方法很多，常用的有以下幾種：（1）累積法：把多個相同的微小量放在一起進(jìn)行測量，再將測量結(jié)果除以被測量的個數(shù)，得出被測量值.例如：測紙張的厚度、郵票的厚度、硬幣的厚度、頭發(fā)的直徑、細(xì)銅絲的直徑等；（2）替代法：測量某個與被測量相等的量，用以代替對被測量的直接測量.例如：測量地圖上某條大河的長度、鐵路的長度、海岸線的長度等.可以用一根彈性不大的柔軟絲線與地圖上的曲線重合，并在兩端點(diǎn)做好記號，然后將絲線拉直，用刻度尺測出兩個記號間的距離即可；（3）平移法：當(dāng)物體的長度不能直接測量時（如球的直徑，圓錐體的高等），就要想辦法把它等值平移到物體的外部，再用刻度尺測量.圖2.1-3就是平移法在測量硬幣直徑時的兩種應(yīng)用；圖2.1-3（4）滾動法：先測出某個輪子的周長，讓此輪子在被測曲線上滾動，記錄滾動的圈數(shù).然后用輪子周長乘以圈數(shù)就可得到曲線路徑的長度，例如：測操場的長度、兩個汽車站間的距離等.汽車的計程器就是根據(jù)這個原理制成的.【例2】  現(xiàn)有一個圓柱形封閉油桶，僅有一個鋼卷尺（量程滿足測量要求）、一支粉筆和一個重錘線，不許通過計算，不許打開油桶，要求直接測量出封閉油桶的上、下邊緣上兩點(diǎn)間的最大直線距離.請設(shè)計一個試驗(yàn)方案，說明具體方法.思路與技巧  封閉油桶的上、下邊緣上兩點(diǎn)間的最大直線距離在油桶內(nèi)部，但題中要求不許通過計算，不許打開油桶，因此必須把這一待測的距離想辦法由桶內(nèi)平移到桶外，這樣就可以用卷尺直接量出它的長度了.答案  具體方法：（1）油桶直立在水平地面上，用粉筆在地上沿桶底畫一個圓（2）將油桶平移至與圓相切的位置，設(shè)切點(diǎn)為P（如圖2.1-4）圖2.1-4（3）利用重垂線找出切點(diǎn)P正上方桶邊緣上的點(diǎn)Q（4）用卷尺找出過P點(diǎn)的圓的直徑，確定直徑另一點(diǎn)M的位置（5）利用卷尺直接量出M、Q兩點(diǎn)間的距離即為所求.5.誤差（1）誤差的概念：測量值與被測物體的真實(shí)值總會有些差異，這種差異叫誤差；（2）產(chǎn)生誤差的原因：測量工具不夠準(zhǔn)確、測量方法不夠完善、測量者的觀察不夠細(xì)致等；（3）減小誤差的方法：多次測量取平均值；（4）誤差和錯誤的區(qū)別：錯誤是測量方法或原理不正確、違反操作規(guī)則等原因造成的，是可以避免的.任何測量中的誤差是不可避免的，只能選用更精密的測量工具，改進(jìn)測量方法，認(rèn)真細(xì)心地進(jìn)行多次測量取平均值才能盡量地減小.【例3】  小明在測量一木塊長度的實(shí)驗(yàn)中，得到如下記錄：l1＝12.41cm,l2=12.42cm，l3＝12.44cm，則木塊的長度應(yīng)為????????????? ????????????? ????????????? ，小明所用刻度尺的分度值為????????????? ????????????? ????????????? .思路與技巧  多次測量求平均值能減少誤差，三次測量的平均值即為木塊的長度.因?yàn)樵谟涗洔y量值時最后一位是估計值，求平均值時最后一位也應(yīng)是估計值，估計值的位數(shù)保留多了仍是估計值，并不會變得更準(zhǔn)確，所以位數(shù)保留多了沒有意義.木塊長度 l===12.423mcm=12.42cm.由于12.4cm是準(zhǔn)確值，0.02cm是估計值，即準(zhǔn)確到124mm，則小明所用刻度尺的分度值為1mm.答案  12.42cm   1mm.6.體積的測量（1）體積（volume）:任何物體都要占據(jù)一定的立體空間，也就是具有一定的體積；（2）體積的單位：國際單位是米3（m3）.常用單位：分米3（dm3）、厘米3(cm3)、毫米3(mm3)、升（L）、毫升（mL），其換算關(guān)系如下：1dm3=10-3m3     1cm3=10-6m3     1mm3＝10-9m3 IL＝ldm3    1mL=1cm3（3）測量物體體積的方法： 圖2.1-5說明 使用量筒或量杯測體積時，視線要與凹形水面的底相平，或與凸形水銀面的頂相平.【例4】  有一次，愛迪生把一只燈泡（還沒有制成成品）交給他的助手阿普頓，讓他計算出這只燈泡的容積是多少，阿普頓是普林斯頓大學(xué)數(shù)學(xué)系的畢業(yè)生，又去德國深造了一年，數(shù)學(xué)程度相當(dāng)不錯，他拿著這只梨形的燈泡，打量了好半天，又特地找來皮尺，上下量了尺寸，畫了剖視圖、立體圖，還列了一道又一道的算式.一個小時過去了，愛迪生著急了，走近一看，哎喲，在阿普頓面前，好幾張白紙上寫滿了密密麻麻的算式.愛迪生微笑著說，何必這么復(fù)雜呢？然后告訴了阿普頓測量的方法，阿普頓恍然大悟，不到一分鐘就測出了燈泡的容積，你知道愛迪生測燈泡的方法嗎？思路與技巧  燈泡的形狀不規(guī)則，很難直接計算出燈泡的容積.可轉(zhuǎn)換成測量水的體積，即可間接地測量出燈泡的容積.答案  愛迪生測量燈泡的容積方法是：把水裝滿在這只燈泡里，再把水倒在量杯或量筒里量出水的體積，則水的體積就是燈泡的容積. 探究體驗(yàn)收集資料  圖2.1-6是長度階梯的一部分.請查閱相關(guān)資料將其余部分補(bǔ)上.并把原子、分子、人的身高、珠穆朗瑪峰的高度、地球的直徑、月球距離等相關(guān)的典型尺度標(biāo)記在線旁（I·y＝9.46×1015m）.圖2.1-6分析與結(jié)論  和其他同學(xué)交流討論一下，還有哪些表示長度階梯的方法？探究點(diǎn)撥  用不同的方法進(jìn)行物理量比較是科學(xué)方法的體現(xiàn)，不同的內(nèi)容應(yīng)選擇最直觀的方法. 聊天室話題：有趣的人體尺度胖胖：老師，公安員和考古學(xué)家能根據(jù)腳印的長度確定一個人的身高，是不是人的腳印長度與身高存在某種關(guān)系呢？ 老師：人體各部分的尺度間有著特殊的規(guī)律.一般情況下，一個人手腕的周長恰恰是他脖子周長的一半。兩臂平伸的長度正好等于身高，大腿正面厚度和他的臉寬差不多，肩膀最寬處約等于身高的，成年人的身高大約等于頭長的8倍或7.5倍.拳頭的周長與腳底的長很接近，所以買襪子的時候只要把襪底在自己拳頭上繞一下，就知道是否合適了.用尺去量一下，你還能一發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？然后請教美術(shù)老師，畫人體時應(yīng)注意什么問題？圖2.1-7    快樂套餐1.小明發(fā)現(xiàn)周圍同學(xué)在測長度時，刻度尺放置的位置有以下幾種（圖2.1-8）.請你判斷哪些是正確的（     ）圖2.1-82.（常德市中考題）在使用刻度尺測量物體長度時，下列說法中正確的是（     ）A.若刻度尺的零刻度線已磨損，則不能測出準(zhǔn)確結(jié)果B.讀數(shù)時，估讀的數(shù)位越多越準(zhǔn)確C.用多次測量求平均值的方法能減小誤差D.只要方法正確，認(rèn)真測量，誤差是可以避免的3.要測量1分硬幣的厚度，使測量結(jié)果的誤差較小，下列方法中最佳的方法是（     ）A.用刻度尺仔細(xì)地測量硬幣的厚度B.用刻度尺多次測量硬幣的厚度，求平均值C.用刻度尺多次測出10個1分硬幣疊起來的總厚度，求平均值，再除以10D.用刻度尺測出10個1分硬幣疊起來的總厚度，再除以10，求得1個硬幣的厚度4.（廣東廣州市中考題）四位同學(xué)分別用一把分度值是1mm的刻度尺，先后測量物理課本的長度，下列測量結(jié)果中，記錄正確的是（      ）A.25.82cm  B.25.82dm  C.25.81mm  D.25.816cm5.量筒做得細(xì)而高，不做成粗面矮的形狀，這主要是因?yàn)椋?/span>     ）A.實(shí)驗(yàn)中，細(xì)高的量筒便于操作B.細(xì)高的量筒可以做出相對較大的底座，增加穩(wěn)度C.細(xì)高的量筒與粗矮的量筒相比，相應(yīng)的刻度間隔較大，便于準(zhǔn)確地讀數(shù)D.粗矮量筒中的液體較多，需用較厚的玻璃，因而不便讀數(shù)6.一般情況下，初三學(xué)生一扌乍 （如圖所示）的長度約是（     ）A.8cm   B.18 cm   C.38cm   D.48cm7.按照物質(zhì)世界主要物體的大致尺度從小到大順序，排列正確的是（     ）A.原子核、夸克、原子、分子、生物體、地球、太陽系、銀河系B.原子核、夸克、原子、分子、生物體、地球、銀河系、太陽系C.夸克、原子核、原子、分子、生物體、地球、銀河系、太陽系D.夸克、原子核、原子、分子、生物體、地球、太陽系、銀河系8.實(shí)驗(yàn)前，小明和同學(xué)們躍躍欲試，都想要測出最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù).小馬說：“我只要認(rèn)真按老師要求去做，就不會有實(shí)驗(yàn)誤差.”小明說：“我只要測量方法正確了就不會產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差.”小華說：“我只要遵守操作規(guī)則就不會產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差.”小靈說：“我對同一個量多測幾次，求出它們的平均值，就不會有誤差了.”小高說：“你們這樣只能減少實(shí)驗(yàn)誤差，不可能沒有誤差，即使老師測量也會有誤差.”你認(rèn)為                                        .9.（四川成都市，山西省中考題）“采用最新技術(shù)制成的納米機(jī)器人小得像跳蚤一樣”，“離太陽系最近的恒星‘比鄰星’距我們約4.3光年”，這里所說的“納米”、“光年”都是????????????? ????????????? ????????????? 的單位.世界最高峰珠穆朗瑪峰經(jīng)我國專家測量改為8848.13m，通過公布的這一數(shù)據(jù)可以判斷測量的精確度達(dá)到????????????? ????????????? ????????????? .10.如圖2.1-9所示是測量乒乓球直徑的一種方法，其中的乒乓球是第46屆“世乒賽”使用的“大球”，它的直徑是????????????? ????????????? ????????????? cm，合????????????? ????????????? ????????????? m.11.（貴陽實(shí)驗(yàn)區(qū)中考題）如圖2.1-10中的螺絲全長為        mm. 圖2.1-9     圖2.1-1012.英制單位有英寸（吋）、英尺（呎）、碼、英里（哩）、海里（涅）.l碼=3呎=0.9 144m，l呎=12吋=0.3048m，1吋=2.45cm.電視機(jī)屏幕的大小是用“吋”來表示的.請問：你家的彩電是多大？????????????? ????????????? ????????????? ，合????????????? ????????????? ????????????? m.13.鄭州到上海的鐵路線如圖2.1-11所示，此圖按實(shí)際尺寸縮小了20 000 000倍.用細(xì)線沿圖上鐵路線截取相同長度的一段，拉直后的長如圖2.1-11中AB所示，請用文具盒中刻度尺（或三角板）量出圖上鄭州到上海的直線距離為????????????? ????????????? ????????????? mm，則鄭州到上海的實(shí)際直線距離為????????????? ????????????? ????????????? km.  圖2.1-11         圖2.1-1214.小紅家上月5日自來水表讀數(shù)為344 m3，本月5日自來水表指針的位置如圖 2.1-12 所示，這時水表示數(shù)為????????????? ????????????? ????????????? m3，所以一個月來她家用去????????????? ????????????? ????????????? m3（讀到 m3即可）.若每立方米水0.8元，則小紅家這個月應(yīng)交水費(fèi)????????????? ????????????? ????????????? 元.15.三位同學(xué)在用量筒測液體體積時，讀數(shù)情況如圖2.1-12所示，其中       同學(xué)讀數(shù)正確，量筒中液體體積為????????????? ????????????? ????????????? mL. 16.觀察圖 2.1-13：圖2.1-13（1）看一看；判斷下列問題：①圖a、圖b中的兩條線段AB、CD哪條長？②圖c中的線段AB長，還是AC長？③圖d中三條線段AB、CD、EF，哪條最長？哪條最短？④圖e中PN和PQ平行嗎？⑤圖f中的MN，PQ是直線嗎？⑥圖g中，方框的四邊形是直線嗎？（2）測一測：然后比較你的目測結(jié)果正確嗎？     17.小明同學(xué)買了一盒自動鉛筆用的筆芯，但包裝盒上注明的筆芯直徑看不清楚了，小明想用實(shí)驗(yàn)方法測出筆芯的直徑，他只有分度值是1mm的三角板一塊，小明能否測出筆芯的直徑？如果能，請寫出實(shí)驗(yàn)步驟.如果不能，請說明理由.    18.下表是某班級學(xué)生以身高相差3cm為一組的統(tǒng)計資料.身高低于150153156159162165168171174177高于h/cm150～152～155～158～161～164～167～170～173～176～179～179學(xué)生數(shù)124357972110根據(jù)以上表格，我們利用數(shù)據(jù)處理軟件繪制了直方圖，如圖2.1-14所示.圖2.1-14  某班學(xué)生身高直方圖仔細(xì)觀察直方圖，回答下列問題：（1）這個班學(xué)生身高較多集中在        cm至       cm范圍內(nèi)；（2）身高在159～170 m之間的學(xué)生數(shù)占學(xué)生總數(shù)的百分率為        . 19.仔細(xì)觀察幾種常見的尺子（如鋼直尺、量衣用的皮尺、塑料短尺、體育課上常用的皮卷尺等），并請思考下列問題：（1）該度尺上的刻度有什么特點(diǎn)？（2）刻度線畫得粗些好，還是細(xì)些好？為什么？（3）各種尺上的最小刻度是否一樣？（4）比較各種尺子上10cm的長度是否一致？用它們?nèi)y量同一物體的長度時，會有什么結(jié)果？用力拉皮尺來測量長度，這樣測量準(zhǔn)確嗎？（5）使用刻度尺時，是否一定要從刻度為0的位置量起？（6）各種尺的厚薄一樣嗎，它們的刻度刻在哪一側(cè)？這樣有什么好處？（7）如圖2.1-15所示厚木尺在測量時的放法與書本圖示的不同.想一想，為什么？圖 2.1-1520.（江蘇淮安市中考題）意大利的比薩斜塔600多年來“斜而不倒”.300多年前物理學(xué)家伽利略在塔上做了著名的自由落體實(shí)驗(yàn)，使其更加充滿了神奇的魅力，吸引著世界各地游客紛至沓來.斜塔究竟有多高呢？下圖為比薩斜塔的正面圖片，請你仔細(xì)觀察圖片，利用斜塔周圍的參照物，寫出能推算出斜塔實(shí)際高度的簡單過程及理由. 21.設(shè)想一下如果地球離太陽的距離比現(xiàn)在小得多，地球上會出現(xiàn)什么樣的情景？如果地球離太陽的距離比現(xiàn)在遠(yuǎn)得多，地球上又會出現(xiàn)什么樣的情景？      參考答案 ［快樂套餐］1.C  2.C  3.C  4.A  5.C  6.B  7.D  8.正確的操作可減少誤差，避免錯誤；實(shí)驗(yàn)中絕對精確是不可實(shí)現(xiàn)的 9.長度；分米  10.4.05；0.0405  11.45.0mm   12.41.3；826  13.356；12    14.乙；60  15.略  16.略  17.能；①把鉛筆芯緊密排列在桌面上；②用三角板測出排列的長度 L；③數(shù)出所列鉛筆芯的個數(shù)n;  ④用 d=算出筆芯直徑   18.（1）165；167  （2）66.7％   19.（1）刻 度是均勻的  （2）細(xì)些好，精確度高  （3）不一定一樣  （4）基本上一致；存在誤差；不準(zhǔn)確  （5）不一定，只要從整刻度線開始量起就可以   （6）刻度刻在薄的一側(cè)，便于緊貼被測物體  （7）厚木尺的這種放法能使刻度面緊貼被測物，便于讀數(shù) 2 0.觀察圖片，取人身高1.7m.以此為推算依據(jù)，測得圖中某人身高1.4mm，圖中塔高44.8mm，則塔實(shí)際高度約為H=×1.7m=54.4m  21.離太陽越近，接收太陽能越多，地面水會蒸發(fā)，空氣中充滿高溫蒸氣，液態(tài)水也不存在，地球上生物無法生存；離太陽太遠(yuǎn)，地面水會結(jié)冰，液態(tài)水也不存在，地球上生物全部冰凍，生命也無法生存   

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一 物體的尺度及其測量

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