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1、长度和时间的测量一、教学内容分析物理学是一门以实验为基础的科学，而测量是各种实验的基础。学生了解一些测量的初步知识，掌握一些测量的基本技能，是他们学习物理的必要准备。本节介绍的长度和时间的测量是最基本的测量。本节内容由“长度的单位”“长度的测量”和“时间的测量”三部分内容组成。教材首先说明测量的重要性、测量单位的意义，统一测量单位的道理，并引出国际单位制。接着介绍长度的单位，以及它们的换算关系。再介绍常用的测量工具，最后通过实验活动使用刻度尺和计时工具。按照课标要求，本节应让学生通过对长度和时间这两个物理量的了解，了解国际单位制并学会基本的测量方法。使学生懂得人的直觉有时不可靠，要对物体的某些
2、情况进行定量的描述，必须用仪器来测量。本节的重点是长度的单位、长度的测量。其中测量长度单位概念的具体化和测量中的读数是难点。二、重难点突破1长度的单位突破建议：长度和时间的测量是物理学和技术中最基本的测量，通过实验活动让学生了解一些测量的初步知识，掌握一些测量的基本技能。刚开始学物理的初中学生，缺乏定量研究自然现象的经验，对测量的重要性缺乏认识，使学生了解测量的必要性是这部分内容首先要解决的问题。可以结合课本给出的两张图，让学生先观察发表意见，然后再测量，认识到人的感觉并不总是可靠的，从而引出使用测量工具或仪器进行测量的必要性。人们要认识事物，就要对事物进行比较，测量的本质就是一种比较，没有比
3、较就不存在测量。要比较就必须有一个大家公认的标准，这个标准就是单位，测量任何物理量首先必须规定它的单位。在此基础上引出国际单位制的概念，有了小学学习的基础，可以让学生说出在国际单位制中长度的基本单位及国际上通用的符号，让学生明白这个符号就是英文单词的第一个字母。物理量的名称和符号，物理量的单位的名称和符号，是学习物理过程中经常遇到的问题，许多学生常把它们搞混淆，一开始就要让学生搞清楚。建议按下面的形式让学生记忆（英文单词不必记忆，主要是了解第一个字母）：长度（length）l米（metre）m；时间（time）t秒（second）s。还要知道长度的其他单位名称及符号：千米（km）、分米（dm）
4、、厘米（cm）、毫米（mm）、微米（m）、纳米（nm），记住它们间的大小和换算关系。对于长度各单位要有具体的感知。可以让学生不借助于刻度尺在地上或纸上分别画出线段，让线段长约为1米（m）、1分米（dm）、1厘米（cm）、1毫米（mm），增强学生对不同单位的感知能力，这样也为估算常见物体的长度打下基础。这里1微米（m）和1纳米（nm）是两个新的单位，学生以前没有接触过，可以让学生这样了解：把1米分成1000份，每一份是1毫米，1毫米人眼可见；把1毫米分成1000份，每一份是1微米，1微米人眼看不到了，借助于光学显微镜可以看到；把1微米分成1000份，每一份是1纳米，1纳米借助于光学显微镜也看不到
5、，必须借助于电子显微镜。PM25、纳米技术等名词学生在生活中可能已经接触到，教师可以结合微米、纳米对它们再进行介绍。在日常生活中，我们经常要对物体的长度进行估测。如一张纸的厚度约为75微米，课桌高度约075米，教室高约4米。成年人走两步的距离约15米，据此可估算教室的长度，学校操场的长和宽。了解人身上一些部位的长度，如握拳时，拳头宽度约1分米，指甲盖宽度约1厘米，眼睛眯成一条缝的宽度约1毫米。张开手掌，大拇指指尖到中指指尖（即一拃）的长度约20厘米，据此可以估算物理课本的长度，课桌的长和宽。2长度的测量突破建议：学生在日常生活中对有关长度测量的内容已经有一些感性认识，但实际操作少，且生活中的测
6、量常常比较粗略，不够规范，不符合精确测量的要求。要从训练学生规范地进行实验操作开始，培养学生严谨的科学态度。关于观察刻度尺，提出以下观察任务让学生观察思考：（1）学生常用的是塑料刻度尺，找出它的零刻度线、最大刻度对应的刻度线、相邻的两条刻度线代表的长度。（2）根据观察发现刻度尺的零刻度线与尺子的左端有一点点距离。尺面上的最大刻度对应的刻度线也不在尺子最右端，也是有一点点距离。这是为什么呢？（使用过程中尺子的两端容易磨损，如果不是这样，刻度尺使用时间长了，零刻度线和最大值的刻度线会磨损掉，不便于测量）（3）观察刻度尺上的数字和刻度线，它是刻在尺面的前面还是后面？这样做的目的是什么？（数字和刻度线
7、刻在尺面的后方，目的是测量时使刻度线紧靠被测物体，测量准确）（4）有同学说刻度尺上面的刻度线这么细，不便于观察，要是能粗些不是更好吗？他的说法是否正确？（不正确。刻度线越粗，测量的数值越不准确）关于精确测量为什么要估读和怎样估读，可以结合类似下面的例子进行。日常生活中许多同学都进行过长度测量，如图1中，学生容易读出小木块的长度为15cm。如果问：小木块的长度正好是15cm，不多也不少吗？学生会认识到小木块长度在14cm至15cm之间，但更接近于15cm，即小木块长度在145cm至15cm之间更准确。那么小木块长度应是多少呢？若你认为小木块的右边线在刻度尺的145cm至15cm之间更靠近的15c
8、m刻度线，则小木块长度可记为148cm或149cm。这里记录小木块长度的三个数据中的最后一位数字都是通过估计读取的，称为估读数。前面的数字都是准确数。可见，若把小木块长度记为15cm，我们只能得出这样一个判断：小木块的长度不一定正好是15cm，可能小于15cm，也可能大于15cm，比15cm小多少，大多少我们无法知道。而把小木块长度记为148cm或149cm，则可使我们认识到小木块的长度比15cm略小些，不会小于145cm。显然，后一记录数值更符合实际，因而更精确。所以，估读能使测量数据更精确，这正是估读的意义所在。精确测量规定：要估读到最小分度值的下一位。前面也告诉了学生估读的方法：先看清被
9、测物体的另一边线在刻度尺的哪两个刻线之间，记下准确数，再注意一下是不是超过最小分度值的一半，就可确定估读数了（这也叫“中点助读法”）。对同学们来说，碰到估读为0的情况颇为头疼：搞不准究竟有几个0。掌握下面这个方法就不难了：以刻度尺的最小分度值为单位来读，这样小数点后面就只有一位数（这一位便是估读数）。现结合图2、图3来说明。图2中，刻度尺的最小分度值为1mm，以mm为单位，物体的右边线恰好对准17mm的刻线，此时估读数为0，物体长度记为170mm。若记录结果要求以cm为单位，则再将170mm写成170cm就可以了。图3中，物体右边线恰好对准20mm的刻度线，按照以上方法，先记为200mm，再根
10、据记录单位的要求，可变为200cm或0200dm，甚至00200m。思考：把200cm写成20cm或写成2cm，反映所用刻度尺的最小分度值相同吗？反映测量的准确程度相同吗？关于测量误差，可以结合学生的测量数据，指出由于测量时要进行估读，不能保证每次读出的数据都完全相同。通过交流、讨论，教师应向学生说明：这种情况是正常的，我们没有证据说某个人或某次的测量更精确。据此提出误差的概念，由于测量中估读值有时偏大，有时偏小，根据这一特点，多次测量取平均值，可减小误差，但不可能消除误差。3时间的测量突破建议：指导学生观察教材中展示的各种计时仪器，说出它们的分度值，引出时间单位及换算。教师应引导学生阅读停表使用说明书，仔细观察停表，获取大小表盘上的数字、刻度所表达的信息，探索按钮的功能和使用方法。练习使停表启动、停止和归零，并正确读数。练习用停表测量自己一分钟内脉搏跳动的次数，然后用脉搏近似估算一段时间。测量一个摆摆动一个来回所用的时间。讨论怎样能测得更准确。（测出摆动若干次所用的时间，然后除以摆动次数，这样测量的结果更准确。）4
