1.1物体的尺度及测量 复习讲义+基础习题2022－2023学年北师大物理 八年级 上册

第1章 世界的尺度 这里我们首先要说一下物理究竟是干什么的，其实对这个问题的解读也是见仁见智，不过主流观点是这样的：物理的主要的研究对象是物质，一块石头、一辆汽车、一个星球都是物质，与物质相对的是非物质，比如友情、爱情、歌曲，这些东西倾向于精神、思维、观念这种无形的事物。物理学的研究对象是真实存在的物质，要研究物质的变化，物质的变化又包含两个方面，其一是物质发生变化遵循什么样的规律，其二是物质发生变化的原因。比如我们将冰和水放在一起时我们发现冰总是浮在水上面，这就是一个规律，然后我们要研究这个规律背后的原因即为什么冰总是在上面而不会沉下去。 又如对月亮的研究，我们会研究月亮的圆缺变化规律，我们还研究月亮为什么会发生这些有规律的变化——规律是每隔28天月亮就发生一次周期性圆缺变化，而发生这种变化的原因是月亮绕着地球转，由于地球和月球以及太阳之间的位置关系变化导致了月亮的有规律的圆缺变化。 既然要研究物质，那么首先就要描述这个物质的基本特征，那么什么是物质的基本特征呢？不外乎就是基本形状、材料、轻重、体积，因此我们需要一些相应的物理量来描述这些基本特征，本章我们主要介绍这几个相关的物理量。 第1节 长度和体积 1、 早期测量历史 不知道你是否也曾在夜晚仰望星空，凝视着夜空中那些数不胜数的点点星光而疑问：它们在哪里？它们有多大？距离我们有多远？我想你一定听认讲过，那些看起来渺小的点点星光其实是一些很大的星球，它们只是因为距离我们太远而显得有些小而已，没错，事实正是如此。人类为了研究这个世界想出了很多办法，在最初的蒙昧时代，我们只是简单的谈论山很高、河很宽，可是慢慢地我们不满足于此，我们要爬山，就要知道这座山究竟多高、要种地就想知道我们的土地具体有多长有多宽，所以人们就发明了一些基本的计量单位，比如用一根大拇指的长度去衡量其他物体，或者用手掌（一搾）、脚（英尺）， 一个大拇指的长度就是一英寸 一只脚的长度就是一英尺 我们也用手来测量，伸开手掌从大拇指到中指的距离为一搾，或者脚步测量，大拇指、脚长、步伐长度、一搾的长度就是衡量这世界的基本尺度，不过我们还需要引进数字，二者相结合才能准确描述物质的大小，比如一本书的长为一匝半，厚度约为半个大拇指长，我们就可以比较准确地描述一本书的大小了，这就是数字的功能，它可以让我们的描述更加准确，没有数字我们对于世界的了解是非常含糊的。试着用你的“搾”来测量一下课桌的长度、宽度，用脚步测量一下教室的长和宽。 但是随着社会的发展我们的基本测量工具跟不上时代了，我们要求更加精确地测量尺度，在做一些比较精密的机器时，即使相差一两个毫米的距离也会导致两个部件无法正好衔接，所以就要求我们对于物质的测量要十分精确，这样就诞生了新的基本长度单位。我们经常会衡量两个物体之间的距离，所以就规定了长度的基本单位——米，我们把米作为一个基本单位，如果想要更加精确，还可以把米分成分米，1米=10分米，如果还不精确，可以继续精确到厘米，1分米=10厘米，1厘米=10毫米。利用这种方式可以无限精确地测量一个物体的长度。 毫米已经足够精确了吗？我们的头发丝的直径大概在0.04毫米到0.4毫米之间，所以我们在比较头发直径的时候需要更小的单位，因此人们进一步引入一个比毫米还小的单位——微米，1毫米=1000微米，微米已经足够精确了，但仅仅是针对我们生活中所能看到的尺度，但是实际上还有更小的物质——分子，分子是组成其他物质的基本小颗粒物，它小到只有0.0001微米，所以我们还有更小的单位——纳米，1微米=1000纳米，在描述分子时我们会经常用到纳米这个单位。 我们把从米到分米厘米、毫米的换算叫做进制，因为每一级的换算都是10倍关系，所以我们把这样的进制叫做十进制。这种换算可以让长度测量无限精确。 长度单位及其换算： 1千米 =1000米 1米=10分米 1分米=10厘米 1 厘米=10毫米 1毫米=1000微米 1微米=1000纳米 为了书写方便，每个单位都可以用字母表示： 千米——km 米——m 分米——dm 厘米——cm 毫米——mm 微米——um 纳米——nm 而且我们在表示数字时通常使用科学计数法，所以各个长度单位之间的换算关系可以写成： 1km=103m 1m=103mm （1m=10dm 1dm=10cm 1cm=10mm） 1mm=103um 1um=103nm 从千米到米、毫米、微米、纳米这是1000进制，而米到分米、厘米、毫米是10进制的，所以长度单位是一个混合进制。 千米、米、分米、厘米这一套长度单位还叫做国际长度单位，这是什么意思呢？因为每个国家最初用来衡量长度的标准都不一样，我们用