物理八年级上册一 物体的尺度及其测量教学设计

探究目标

1.知识与技能  知道测量长度和体积的工具；会使用这些工具测量长度和体积；知道测量有误差；误差和错误有区别.

2.过程与方法  经历测物体的长度和体积的过程；体验通过日常经验估测长度的方法.

3.情感、态度与价值观  认识测量长度和体积的工具及其发展变化的过程；培养实事求是、热爱科学的精神.

探究指导

物理宫殿

1.物质世界的尺度，如图2.1-1

【例1】  试就你已知的物体从小到大顺序排列.

图2.1-1  物质世界的尺度/m

思路与技巧  物质从微观到宏观其尺度应分别为：夸克（小于10-16）、质子（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）、太阳系、银河系（十万光年）、宇宙.

答案  夸克、质子、原子核、原子、分子、尘粒、西瓜、地球、太阳系、银河系、宇宙。

2.长度（length）的测量

（1）常用的测量长度的工具：如图2.1-2；

图2.1-2

（2）长度的单位：国际单位是米（meter，简写为m），常用单位有：千米（km）、分米（dm）、厘米（cm）、毫米（mm）、微米（μm）、纳米（nm）.它们之间的换算关系：

1km=103m  1dm=10-1m  1cm=10-2m

1mm＝10-3m  1μm＝10-6m  1nm＝10-9m

说明   （1）1983年国际计算大会规定：米是在内，光在真空中行程的长度；

（2）光年是长度单位，用来表示天体之间的距离 。它等于光在1年中的行程.1光年=9.46×1015m.

3.正确使用刻度尺的方法

一看：测量前根据实际需要选择测量工具，并观察刻度尺的量程、分度值和零刻度线是否磨损；

二放：尺要与被测长度重合（或平行），且刻度线紧贴被测物体放置，若用零刻度线已磨损的刻度尺，应从看得清楚的某一刻度线开始量；

三读：读数时视线应与尺面垂直，并估读到分度值的下一位；

四记：记录测量结果时，要写出数字和单位.

4.测量长度的一些特殊方法

普通方法不能直接测量出来，可以间接测量.间接测量长度的特殊方法很多，常用的有以下几种：

（1）累积法：把多个相同的微小量放在一起进行测量，再将测量结果除以被测量的个数，得出被测量值.例如：测纸张的厚度、邮票的厚度、硬币的厚度、头发的直径、细铜丝的直径等；

（2）替代法：测量某个与被测量相等的量，用以代替对被测量的直接测量.例如：测量地图上某条大河的长度、铁路的长度、海岸线的长度等.可以用一根弹性不大的柔软丝线与地图上的曲线重合，并在两端点做好记号，然后将丝线拉直，用刻度尺测出两个记号间的距离即可；

（3）平移法：当物体的长度不能直接测量时（如球的直径，圆锥体的高等），就要想办法把它等值平移到物体的外部，再用刻度尺测量.图2.1-3就是平移法在测量硬币直径时的两种应用；

图2.1-3

（4）滚动法：先测出某个轮子的周长，让此轮子在被测曲线上滚动，记录滚动的圈数.然后用轮子周长乘以圈数就可得到曲线路径的长度，例如：测操场的长度、两个汽车站间的距离等.汽车的计程器就是根据这个原理制成的.

【例2】  现有一个圆柱形封闭油桶，仅有一个钢卷尺（量程满足测量要求）、一支粉笔和一个重锤线，不许通过计算，不许打开油桶，要求直接测量出封闭油桶的上、下边缘上两点间的最大直线距离.请设计一个试验方案，说明具体方法.

思路与技巧  封闭油桶的上、下边缘上两点间的最大直线距离在油桶内部，但题中要求不许通过计算，不许打开油桶，因此必须把这一待测的距离想办法由桶内平移到桶外，这样就可以用卷尺直接量出它的长度了.

答案  具体方法：（1）油桶直立在水平地面上，用粉笔在地上沿桶底画一个圆

（2）将油桶平移至与圆相切的位置，设切点为P（如图2.1-4）

图2.1-4

（3）利用重垂线找出切点P正上方桶边缘上的点Q

（4）用卷尺找出过P点的圆的直径，确定直径另一点M的位置

（5）利用卷尺直接量出M、Q两点间的距离即为所求.

5.误差

（1）误差的概念：测量值与被测物体的真实值总会有些差异，这种差异叫误差；

（2）产生误差的原因：测量工具不够准确、测量方法不够完善、测量者的观察不够细致等；

（3）减小误差的方法：多次测量取平均值；

（4）误差和错误的区别：错误是测量方法或原理不正确、违反操作规则等原因造成的，是可以避免的.任何测量中的误差是不可避免的，只能选用更精密的测量工具，改进测量方法，认真细心地进行多次测量取平均值才能尽量地减小.

【例3】  小明在测量一木块长度的实验中，得到如下记录：l1＝12.41cm,l2=12.42cm，l3＝12.44cm，则木块的长度应为                                          ，小明所用刻度尺的分度值为                                          .

思路与技巧  多次测量求平均值能减少误差，三次测量的平均值即为木块的长度.因为在记录测量值时最后一位是估计值，求平均值时最后一位也应是估计值，估计值的位数保留多了仍是估计值，并不会变得更准确，所以位数保留多了没有意义.木块长度 l===12.423mcm=12.42cm.由于12.4cm是准确值，0.02cm是估计值，即准确到124mm，则小明所用刻度尺的分度值为1mm.

答案  12.42cm   1mm.

6.体积的测量

（1）体积（volume）:任何物体都要占据一定的立体空间，也就是具有一定的体积；

（2）体积的单位：国际单位是米3（m3）.常用单位：分米3（dm3）、厘米3(cm3)、毫米3(mm3)、升（L）、毫升（mL），其换算关系如下：

1dm3=10-3m3     1cm3=10-6m3     1mm3＝10-9m3

IL＝ldm3    1mL=1cm3

（3）测量物体体积的方法：

图2.1-5

说明 使用量筒或量杯测体积时，视线要与凹形水面的底相平，或与凸形水银面的顶相平.

【例4】  有一次，爱迪生把一只灯泡（还没有制成成品）交给他的助手阿普顿，让他计算出这只灯泡的容积是多少，阿普顿是普林斯顿大学数学系的毕业生，又去德国深造了一年，数学程度相当不错，他拿着这只梨形的灯泡，打量了好半天，又特地找来皮尺，上下量了尺寸，画了剖视图、立体图，还列了一道又一道的算式.一个小时过去了，爱迪生着急了，走近一看，哎哟，在阿普顿面前，好几张白纸上写满了密密麻麻的算式.爱迪生微笑着说，何必这么复杂呢？然后告诉了阿普顿测量的方法，阿普顿恍然大悟，不到一分钟就测出了灯泡的容积，你知道爱迪生测灯泡的方法吗？

思路与技巧  灯泡的形状不规则，很难直接计算出灯泡的容积.可转换成测量水的体积，即可间接地测量出灯泡的容积.

答案  爱迪生测量灯泡的容积方法是：把水装满在这只灯泡里，再把水倒在量杯或量筒里量出水的体积，则水的体积就是灯泡的容积.

探究体验

收集资料  图2.1-6是长度阶梯的一部分.请查阅相关资料将其余部分补上.并把原子、分子、人的身高、珠穆朗玛峰的高度、地球的直径、月球距离等相关的典型尺度标记在线旁（I·y＝9.46×1015m）.

图2.1-6

分析与结论  和其他同学交流讨论一下，还有哪些表示长度阶梯的方法？

探究点拨  用不同的方法进行物理量比较是科学方法的体现，不同的内容应选择最直观的方法.

聊天室

话题：有趣的人体尺度

胖胖：老师，公安员和考古学家能根据脚印的长度确定一个人的身高，是不是人的脚印长度与身高存在某种关系呢？

老师：人体各部分的尺度间有着特殊的规律.一般情况下，一个人手腕的周长恰恰是他脖子周长的一半。两臂平伸的长度正好等于身高，大腿正面厚度和他的脸宽差不多，肩膀最宽处约等于身高的，成年人的身高大约等于头长的8倍或7.5倍.拳头的周长与脚底的长很接近，所以买袜子的时候只要把袜底在自己拳头上绕一下，就知道是否合适了.

用尺去量一下，你还能一发现什么规律？然后请教美术老师，画人体时应注意什么问题？

图2.1-7

快乐套餐

1.小明发现周围同学在测长度时，刻度尺放置的位置有以下几种（图2.1-8）.请你判断哪些是正确的（     ）

图2.1-8

2.（常德市中考题）在使用刻度尺测量物体长度时，下列说法中正确的是（     ）

A.若刻度尺的零刻度线已磨损，则不能测出准确结果

B.读数时，估读的数位越多越准确

C.用多次测量求平均值的方法能减小误差

D.只要方法正确，认真测量，误差是可以避免的

3.要测量1分硬币的厚度，使测量结果的误差较小，下列方法中最佳的方法是（     ）

A.用刻度尺仔细地测量硬币的厚度

B.用刻度尺多次测量硬币的厚度，求平均值

C.用刻度尺多次测出10个1分硬币叠起来的总厚度，求平均值，再除以10

D.用刻度尺测出10个1分硬币叠起来的总厚度，再除以10，求得1个硬币的厚度

4.（广东广州市中考题）四位同学分别用一把分度值是1mm的刻度尺，先后测量物理课本的长度，下列测量结果中，记录正确的是（      ）

A.25.82cm  B.25.82dm  C.25.81mm  D.25.816cm

5.量筒做得细而高，不做成粗面矮的形状，这主要是因为（     ）

A.实验中，细高的量筒便于操作

B.细高的量筒可以做出相对较大的底座，增加稳度

C.细高的量筒与粗矮的量筒相比，相应的刻度间隔较大，便于准确地读数

D.粗矮量筒中的液体较多，需用较厚的玻璃，因而不便读数

6.一般情况下，初三学生一扌乍 （如图所示）的长度约是（     ）

A.8cm   B.18 cm   C.38cm   D.48cm

7.按照物质世界主要物体的大致尺度从小到大顺序，排列正确的是（     ）

A.原子核、夸克、原子、分子、生物体、地球、太阳系、银河系

B.原子核、夸克、原子、分子、生物体、地球、银河系、太阳系

C.夸克、原子核、原子、分子、生物体、地球、银河系、太阳系

D.夸克、原子核、原子、分子、生物体、地球、太阳系、银河系

8.实验前，小明和同学们跃跃欲试，都想要测出最准确的数据.

小马说：“我只要认真按老师要求去做，就不会有实验误差.”

小明说：“我只要测量方法正确了就不会产生实验误差.”

小华说：“我只要遵守操作规则就不会产生实验误差.”

小灵说：“我对同一个量多测几次，求出它们的平均值，就不会有误差了.”

小高说：“你们这样只能减少实验误差，不可能没有误差，即使老师测量也会有误差.”

你认为                                        .

9.（四川成都市，山西省中考题）“采用最新技术制成的纳米机器人小得像跳蚤一样”，“离太阳系最近的恒星‘比邻星’距我们约4.3光年”，这里所说的“纳米”、“光年”都是                                          的单位.世界最高峰珠穆朗玛峰经我国专家测量改为8848.13m，通过公布的这一数据可以判断测量的精确度达到                                          .

10.如图2.1-9所示是测量乒乓球直径的一种方法，其中的乒乓球是第46届“世乒赛”使用的“大球”，它的直径是                                          cm，合                                          m.

11.（贵阳实验区中考题）如图2.1-10中的螺丝全长为        mm.

图2.1-9     图2.1-10

12.英制单位有英寸（吋）、英尺（呎）、码、英里（哩）、海里（涅）.l码=3呎=0.9 144m，l呎=12吋=0.3048m，1吋=2.45cm.电视机屏幕的大小是用“吋”来表示的.请问：你家的彩电是多大？                                          ，合                                          m.

13.郑州到上海的铁路线如图2.1-11所示，此图按实际尺寸缩小了20 000 000倍.用细线沿图上铁路线截取相同长度的一段，拉直后的长如图2.1-11中AB所示，请用文具盒中刻度尺（或三角板）量出图上郑州到上海的直线距离为                                          mm，则郑州到上海的实际直线距离为                                          km.

图2.1-11         图2.1-12

14.小红家上月5日自来水表读数为344 m3，本月5日自来水表指针的位置如图 2.1-12 所示，这时水表示数为                                          m3，所以一个月来她家用去                                          m3（读到 m3即可）.若每立方米水0.8元，则小红家这个月应交水费                                          元.

15.三位同学在用量筒测液体体积时，读数情况如图2.1-12所示，其中       同学读数正确，量筒中液体体积为                                          mL.

16.观察图 2.1-13：

图2.1-13

（1）看一看；判断下列问题：

①图a、图b中的两条线段AB、CD哪条长？

②图c中的线段AB长，还是AC长？

③图d中三条线段AB、CD、EF，哪条最长？哪条最短？

④图e中PN和PQ平行吗？

⑤图f中的MN，PQ是直线吗？

⑥图g中，方框的四边形是直线吗？

（2）测一测：然后比较你的目测结果正确吗？

17.小明同学买了一盒自动铅笔用的笔芯，但包装盒上注明的笔芯直径看不清楚了，小明想用实验方法测出笔芯的直径，他只有分度值是1mm的三角板一块，小明能否测出笔芯的直径？如果能，请写出实验步骤.如果不能，请说明理由.

18.下表是某班级学生以身高相差3cm为一组的统计资料.

根据以上表格，我们利用数据处理软件绘制了直方图，如图2.1-14所示.

图2.1-14  某班学生身高直方图

仔细观察直方图，回答下列问题：

（1）这个班学生身高较多集中在        cm至       cm范围内；

（2）身高在159～170 m之间的学生数占学生总数的百分率为        .

19.仔细观察几种常见的尺子（如钢直尺、量衣用的皮尺、塑料短尺、体育课上常用的皮卷尺等），并请思考下列问题：

（1）该度尺上的刻度有什么特点？

（2）刻度线画得粗些好，还是细些好？为什么？

（3）各种尺上的最小刻度是否一样？

（4）比较各种尺子上10cm的长度是否一致？用它们去测量同一物体的长度时，会有什么结果？用力拉皮尺来测量长度，这样测量准确吗？

（5）使用刻度尺时，是否一定要从刻度为0的位置量起？

（6）各种尺的厚薄一样吗，它们的刻度刻在哪一侧？这样有什么好处？

（7）如图2.1-15所示厚木尺在测量时的放法与书本图示的不同.想一想，为什么？

图 2.1-15

20.（江苏淮安市中考题）意大利的比萨斜塔600多年来“斜而不倒”.300多年前物理学家伽利略在塔上做了著名的自由落体实验，使其更加充满了神奇的魅力，吸引着世界各地游客纷至沓来.斜塔究竟有多高呢？下图为比萨斜塔的正面图片，请你仔细观察图片，利用斜塔周围的参照物，写出能推算出斜塔实际高度的简单过程及理由.

21.设想一下如果地球离太阳的距离比现在小得多，地球上会出现什么样的情景？如果地球离太阳的距离比现在远得多，地球上又会出现什么样的情景？

参考答案

［快乐套餐］1.C  2.C  3.C  4.A  5.C  6.B  7.D  8.正确的操作可减少误差，避免错误；实验中绝对精确是不可实现的 9.长度；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把铅笔芯紧密排列在桌面上；②用三角板测出排列的长度 L；③数出所列铅笔芯的个数n;  ④用 d=算出笔芯直径   18.（1）165；167  （2）66.7％   19.（1）刻 度是均匀的  （2）细些好，精确度高  （3）不一定一样  （4）基本上一致；存在误差；不准确  （5）不一定，只要从整刻度线开始量起就可以   （6）刻度刻在薄的一侧，便于紧贴被测物体  （7）厚木尺的这种放法能使刻度面紧贴被测物，便于读数 2 0.观察图片，取人身高1.7m.以此为推算依据，测得图中某人身高1.4mm，图中塔高44.8mm，则塔实际高度约为H=×1.7m=54.4m  21.离太阳越近，接收太阳能越多，地面水会蒸发，空气中充满高温蒸气，液态水也不存在，地球上生物无法生存；离太阳太远，地面水会结冰，液态水也不存在，地球上生物全部冰冻，生命也无法生存