第1节 长度和时间的测量
三维目标
知识与技能
1．会使用适当的工具测量长度和时间。
2．知道测量有误差、减小误差的方法有哪些。
过程与方法
1．通过实验，学习刻度尺和停表的使用方法。
2．体验通过日常经验或自然现象粗略估计长度和时间的方法。
情感、态度与价值观
1．通过学习简单的测量知识，体会测量在物理学中的重要性，养成细致、严谨的学习习惯。
2．认识计量长度和时间的工具及其发展变化的过程，培养学生对科学技术的热爱。
教学重点
正确使用测量工具测量长度和时间。
教学难点
1．正确记录测量结果。
2．误差和错误的区别。
教学方法
观察法、讨论法、实验法。
课时安排
1课时
教学准备
测长度工具：刻度尺、皮卷尺、三角尺、游标卡尺、螺旋测微器等。
计时工具：石英钟、电子手表、机械停表、电子停表等。
导入新课
情景导入
学校每年都举行田径运动会，田径赛分为田赛和径赛两类，在田赛中通常以距离的长短来论成绩，这就要进行长度的测量，如图甲所示；在径赛中通常以时间的长短来论成绩，这又要进行时间的测量，如图乙所示。请大家思考，时间和长度的测量用到哪些工具？这些工具如何使用呢？ 21*cnjy*com
问题导入
用眼观察甲、乙、丙三幅图，在图甲中帽檐直径AB、帽子高CD哪个较长？在图乙中上下两根线段一样长吗？在图丙中中心的两个圆面积一样大吗？
回答：
(1)目测的结果是怎样的？
(2)用尺子量一量再比较，看看有何发现？
古诗导入
多媒体播放配画诗《早发白帝城》：
“朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还。
两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山。”
分析诗句中哪些词句分别对应于描述长度(距离)、时间。
推进新课
一、长度的单位
提出问题 想一想在小学学过的长度单位有哪些？它们之间的换算关系是怎样的？自学课本知道还有哪些新的单位？21教育名师原创作品
讨论交流 复习小学学过的长度单位及单位间进率。了解长度单位还有微米、纳米。
归纳总结：在国际单位制中长度的单位是米，符号为m，常用长度单位还有千米(符号为km)、分米(符号为dm)、厘米(符号为 cm)、毫米(符号为mm)、微米(符号为μm)、纳米(符号为 nm)。它们同米的换算关系为：21*cnjy*com
1 km＝1 000 m＝103 m；1 dm＝0.1 m＝10－1 m；1 cm＝0.01 m＝10－2 m；1 mm＝0.001 m＝10－3 m；1 μm＝0.000 001 m＝10－6 m；1 nm＝0.000 000 001 m＝10－9 m
下面是小亮同学做的长度单位换算的几个算式，请指出他在换算过程中的错误，并写出正确的算式。
(1)5.2 m＝5.2 m×100 cm＝520 cm
(2)6.5×106 μm＝6.5×106×10－6＝6.5 m
(3)36 μm＝36 μm×1 000＝36 000 nm
解析：进行单位换算时，正确的格式是数字不变，把相应的单位作等量代换。
答案：三个算式最后的结果都是正确的，但中间的格式都不对。(1)式中用“100 cm”代换了前面的“m”，所以中间的“m”就不应该有了；(2)式中中间没写单位；(3)式中前面的等式显然是不成立的。正确的算式应为：2·1·c·n·j·y
(1)5.2 m＝5.2×100 cm＝520 cm
(2)6.5×106 μm＝6.5×106×10－6 m＝6.5 m
(3)36 μm＝36×1 000 nm＝36 000 nm
阅读课本第11页“小资料”，了解“米”的准确定义：光在真空中 s内所经路径的长度定义为1米。阅读课本第13页“小资料”，了解一些物体的长度或物体间的距离，形成感性认识。【版权所有：21教育】
二、长度的测量
1．常用的长度测量工具
活动一 让学生说出所知道的长度测量工具如刻度尺等，然后教师出示一些常用的测量工具(刻度尺、卷尺、三角尺、游标卡尺、螺旋测微器)让学生观察。
活动二 观察下图刻度尺的外形回答下列问题：
(1)它的零刻度线在哪里，是否磨损？
(2)它的量程是多少？
(3)它的分度值是多少？
在上图所示的刻度尺中，其零刻度线在左端(离最左端边缘有一小段距离)，没有磨损，它的量程为0～8 cm，也就是说它最多能测8 cm的长度，它的分度值是0.1 cm。
教师强调：刻度尺的零刻度线如果磨损，要从一个清晰的整数刻度线量起。
2．使用刻度尺测长度的方法
活动 学生分组实验，测量铅笔的长度、圆柱体的高、木块的长度、物理课本的长和宽等，教师及时纠正出现的问题，要求学会正确使用刻度尺。
归纳总结：正确使用刻度尺的方法可用四个字加以概括，即“选、放、读、记”。
(1)选，在实际的测量中，并不是分度值越小越好，测量时应先根据实际情况确定需要达到的程度，再选择满足测量要求的刻度尺。
(2)放，即刻度尺的位置应放正，零刻度线对准被测物体的一端，有刻度线的一边要紧靠被测物体且与被测物体保持平行(如图甲所示)，不能歪斜(如图乙所示)。
甲
乙
对于较厚的刻度尺，应使刻度线贴近被测物体(如图丙所示)。零刻度线磨损时，要从其他清晰整数刻度线作为起始刻度测起，测量结果应该等于读出的刻度值减去作为起始的刻度值(如图丁所示)。
丙 丁
(3)读，即读数，视线要正对刻度线(如图所示)；除读出分度值以上的准确值外，还要估读出分度值的下一位数值(估读值)。图中铅笔长度为69.5 mm，其中69 mm是准确值，0.5 mm是估读值。
(4)记，指记录。记录测量结果应包括数值和单位。图中木块长度为2.77 cm。
[来源:21世纪教育网]
用刻度尺测物体长度时，被测物体末端正好落在刻度线上时，我们读的估读值为零，记录时也不能省略，如图甲所示，其读数应为2.50 cm，不能读作2.5 cm，若长度在两刻线之间，我们读数时的估读值就不为零，记录时要把估读值记上，如图乙所示，物体的长度为2.42 cm。读估读值时，要读到分度值的下一位，不能再向下读了，因为估读值本身已经不准确了，因此再读出的值是没有意义的，不应读取。【来源：21·世纪·教育·网】
如图所示，用A、B两刻度尺测同一木块的边长，就分度值而言，________尺精确些，就使用方法而言，________不正确。用A尺测量出的物体长度是________。
解析：本题主要考查能否正确使用刻度尺测量长度。刻度尺A分度值是1 mm，刻度尺B分度值是2 mm，分度值越小测量越精确，因此刻度尺A精确些。刻度尺B有刻度的一侧没有靠近被测木块，使用方法错误。被测木块的末端恰好落在短刻度线上，此时长度准确值为2.2 cm，估读值为0.00 cm，所以木块长为2.20 cm。21教育网
答案：A B 2.20 cm(或22.0 mm)
3．使用刻度尺测长度的特殊方法
探究活动一 测出一个硬币的直径和一个球的直径
实验器材 刻度尺、两个直角三角板、桌面。
实验方案 如图甲所示，分别用直角三角板的一条直角边贴在刻度尺上，另一条直角边贴在硬币上，这样，两直角三角板直角顶点在刻度尺上所对的读数值之差，就是硬币的直径。
如图乙所示，将球放在水平桌面上，刻度尺与桌面垂直，放在桌边上，用一个直角三角板的一条直角边贴在球体上，另一直角边贴在刻度尺上，可以在相应的位置上读出数值，得出球的直径。21cnjy.com
探究活动二 给你如图所示的一段曲线，你能想办法测出这段曲线的长度吗？
实验器材 柔软的一段棉线、刻度尺。21世纪教育网
实验方案 先找一段柔软的棉线，在一端做一个记号，然后将它放在图中曲线的一端，让棉线的形状沿着曲线的形状附着在曲线上，在曲线另一端处的棉线上做记号。最后将棉线取下，伸直，用刻度尺测出棉线上两个记号间的长度，就是曲线的长度。
探究活动三 测硬币的周长
实验器材 白纸、铅笔、刻度尺。
实验方案 在硬币边上找一点做出记号，作为起点，找一张白纸，画上一条射线，将硬币边的记号与射线的端点重合，再将硬币沿着射线滚动一周，记下终点。用刻度尺量出射线端点到终点的长度，就是硬币的周长。
探究活动四 测细铜丝的直径
实验器材 圆铅笔、刻度尺。
实验方案 找一支圆铅笔，把细铜丝捋直，将金属丝在铅笔上依次密绕适当的圈数n，用有毫米刻度的刻度尺量出这个线圈的长度L，再将线圈长除以圈数所得的商就是金属丝的直径d＝L/n。21·世纪*教育网
交流总结：以上四种测长度的特殊方法分别称为等量替代法、化曲为直法、滚动法、累积法。测量长度的方法一定还有很多，同学们可以在实践中多探究，希望你能归纳出更多的方法。
三、时间的测量
提出问题 你知道的测量时间的工具和时间单位有哪些？时间单位之间的换算关系是怎样的？
交流总结：(1)时间单位 在国际单位制中，时间的单位是秒，符号为s。除了“秒”之外，常用单位还有小时(符号h)、分钟(符号min)。它们之间的换算关系是：1 h＝60 min 1 min＝60 s 1 h＝3 600 s21世纪教育网版权所有
(2)计时工具 生活中使用的各种石英钟、电子手表；运动场和实验室常用的机械停表、电子停表。
分组实验
(1)练习停表的使用：如何开启、停止、归零；如何读数。
(2)用停表测量脉搏跳动10次所用时间以及1 min内脉搏跳动的次数。
归纳总结：秒表的外形如图所示，A为归零按钮，B为计时秒针控制按钮。使用时，你应该先进行调节，就是按下归零按钮，使秒针指在“0”处。再按动秒针控制按钮开始计时。计时结束时，要按动秒针控制按钮，这时秒针会停在最后计时处，就可以读出时间值。
简要介绍日晷、沙漏计时原理：(1)日晷：在太阳照射下垂直于日晷圆盘上的杆在圆盘上形成影，随太阳升降运动，不同时刻在日晷上影子的位置不同，在日晷上对应位置标上对应的时刻，就可以用来计时了(如图甲)；(2)沙漏：沙漏上方容器的沙子以相同的时间间隔向下方的容器漏下相同数量的沙子，根据漏下的沙量计时(如图乙)。www.21-cn-jy.com
四、误差
提出问题 为什么测量值与真实值之间总会有差别？
教师讲解 由于受所用的仪器、测量方法的限制和测量者的不同，所以测量值和真实值之间必然存在差别，测量值和真实值之间的差别叫做误差，误差是不可避免的。
交流讨论 减小误差有哪些方法？错误与误差有什么不同？
归纳总结 减小误差的方法：多次测量求平均值，选用精密的测量工具，改进测量方法。[21世纪教育网]
错误与误差不同：错误是指不按实验操作的有关规定的做法，是不正确的测量方法产生的，所以只要严格按要求去做，错误是可以避免的，而误差是不可避免的。
1．以下数据，最接近一间普通教室的天花板距该教室地面的高度的是( )。
A．5.5 m B．3.5 m C．2.0 m D．1.5 m
解析：一个初中学生的身高可取1.6 m(也可大些或小些)，手向上伸直可达2 m。通过目测可以发现，一个人将手向上伸直，离顶还有较大一段距离(约1 m)，故可以判断天花板高度应在3 m左右。www-2-1-cnjy-com
答案：B
2．下列各过程经历的时间最接近1 s的是( )。
A．人眼睛迅速一眨 B．人心脏跳动一次
C．人正常呼吸一次 D．人打一个呵欠
解析：本题考查学生对1 s的感性认识。根据生活经验，人眼迅速一眨用时小于1 s，而人正常呼吸一次或一个哈欠的时间大于1 s，故选B。
答案：B
3．一个皮尺，用力拉伸后去测量课桌的长度，则测量的结果比真实值( )。
A．偏大 B．偏小 C．相等 D．无法判断
解析：皮尺拉伸后，上面每条刻线间的距离都增大了，因此物体所对应的刻度数减少，使测量结果偏小。
答案：B
4．下列有关误差的说法中，正确的是( )。
A．多次测量取平均值可以减小误差
B．误差就是测量中产生的错误
C．只要认真测量，就可以避免误差
D．选用精密的测量仪器可以消除误差
解析：A项，多次测量取平均值就是为了减小误差； B项，误差和错误产生的原因不同；C项，误差是不可以避免的；D项，误差是不可以避免的。21·cn·jy·com
答案：A
5．用较厚的刻度尺测量一物体长度，如图，正确的是( )。
解析：A项图中刻度尺的零刻度线未与被测物体的边缘对齐，故本选项错误；
B项图中的刻度尺没有放正，故本选项错误；21世纪教育网
C项图中刻度尺有刻度线的一侧未紧贴被测物体，故本选项错误；
D项图中刻度尺有刻度线的一侧紧贴被测物体，而且放正，零刻度线与被测物体的边缘对齐，故本选项正确。
答案：D
6．如图所示，晓军测量的A、B、C三个物体的长度分别为________cm、________cm、________cm。
解析：图中的刻度尺每一大格为1 cm,1小格是1 mm(即分度值)，物理中测长度要求估读到分度值的下一位。被测木块A长度准确值为3.2 cm，估读值为0.07 cm，所以木块长为3.27 cm(3.26 cm、3.28 cm也对)。被测木块B的末端恰好落在短刻度线上，此时长度准确值为3.4 cm，估读值为0.00 cm，所以木块长为3.40 cm。被测木块C的末端恰好落在长刻度线上，此时长度准确值为4.0 cm，估读值为0.00 cm，所以木块长为4.00 cm。
答案：3.27(3.26、3.28也对) 3.40 4.00
7．小明用刻度尺和三角板按如图测一枚纽扣的直径，该刻度尺的分度值是________mm，纽扣的直径是________cm。2-1-c-n-j-y
解析：刻度尺上最小格表示的长度是1 mm，所以其分度值是1 mm；纽扣的准确值是：1.1 cm；估读值是：0.00 cm；纽扣的直径是：1.1 cm＋0.00 cm＝1.10 cm。21世纪教育网
答案：1 1.10
8．如图所示机械停表读数是________min________s。
解析：观察表盘可知，机械停表的大圈1整圈是60 s,1大格是1 s，每大格又均匀分成10个小格，所以每一小格是0.1 s。小圈1整圈是15 min，每一小格是0.5 min。小圈指针指示时间超过3.5 min，大圈指针指示是38.3 s，因此读数是3 min 38.3 s。
答案：3 38.3
9．“天下黄河富宁夏。”黄河从中卫县南长滩(A)入境，至石嘴山市头道坎(B)出境，流经宁夏长度L。已知图中单位长度表示60 km，估计L长约________km。
解析：用“化曲为直”的方法来测量曲线的长度。
规律总结
1．使用刻度尺测物体长度前要仔细观察零刻度线、量程、分度值，使用时要“选准”“放好”“读对”“记全”。
2．用刻度尺测物体长度的特殊方法：等量替代法、化曲为直法、滚动法、累积法。
3．减小误差的方法：多次测量求平均值，选用精密的测量工具，改进测量方法。
第1节 长度和时间的测量
推断比萨斜塔的高度
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照片，请你仔细观察图片，利用图片所提供的信息，推断测算出斜塔实际高度，并简单说出推断理由。
解析：观察图片。取人的身高1.7 m。选取人的身高作为推算的依据。测量图片中某人的高度约为2.0 mm，实际测量图片塔高64.6 mm，根据比例知识可知：塔高H＝64.6 mm×1.7 m/2.0 mm＝54.9 m。
答案：54.9 m
国际米原器
什么是国际公认的长度单位呢？1790年法国科学院规定：以通过巴黎的子午线由北极到赤道距离的一千万分之一作为长度单位叫Metre，译成汉语叫“米”。这个标准在当时被认为是科学的。因此，1891年在国际计量大会上一致通过它作为国际标准米。
为了把这个标准国际化，会议通过制作一个标准米原器，米原器是用铂铱合金制造的，它的截面成X形，全长1.02 m，在距离两端各1 cm处刻上一条极细的横断条纹，在温度为0 ℃时，两条细纹间距离恰好是1 m，不要小看这个“米”，它不仅是长度的基准，面积和体积也要以它为基准，就是物质质量的标准也是由米而来。因此，“米”便决定着各种计量，米原器自然成了掌上明珠。米原器保存在法国巴黎近郊一个恒温无尘的地方，精度达到了0.1 μm，比有的尘埃直径还要小。【来源：21cnj*y.co*m】
然而，很不幸，人们后来发现从北极到赤道通过巴黎的这根子午线，它的一千万分之一实际并不是1 m，而是相差0.2 mm，加上两端细刻纹也要占去一部分空间，这就发生了标准米原器不是非常标准的问题，能不能找到一种更稳定、更精确的标准尺？科技工作者发现了一个很好的候选者——光波波长，所以在1960年第十一届国际计量大会上决定以氪86同位素灯在规定条件下发出的橘红色光波波长的1 650 763.73倍作为一个标准米。我国在1977年也采用了这个标准。1983年10月，国际上又以“光在真空中的1/299 792 458 s的时间间隔内走过的长度”定义为米。怎样测定这1/299 792 458 s呢？这就需要极其精密的钟表了。可见，要了解我们生存的物质世界，不光要有一把尺来量度空间，还要有一座钟来量度时间。长度单位多次修改，是为了适应现代科技发展的需要，米的新规定之所以能实行，是因为科学技术的发展提供了更加精确的、可以重复实现的实验手段。这个规定的发展过程，体现了测量在物理学以至其他科学领域的重要性。【出处：21教育名师】
