有用的物理学、测量的历史 ---2023-2024学年沪教版八年级物理上学期

讲义 0.有用的物理学与测量 物理学是一门研究 声 、 光 、 热 、 力 、 电 等物理现象的规律和物质结构的一门科学。 0.1物理史 古希腊科学家阿基米德发现了物体在水中所受浮力大小的规律—— 浮力定律 ，有了这一物理规律为基础，人们后来才发明了潜水艇和航空母舰。此外，阿基米德还发现了杠杆、滑轮等机械的工作原理，始创了 机械理论 。 奥斯特 发现了电流的周围存在磁场， 法拉第 发现了电磁感应现象，并发明了_ _发电机___，使人类大规模用电成为可能，而电动机的发明使人类的工作效率大大提高。电器和电子器件的大量推广带来了第二次工业革命,使人们进入电气自动化时代。 爱因斯坦 以后，随着人们对微观世界的深入研究，电子信息逐渐崛起，使人类社会进入第三次工业革命，信息时代。 300多年前 英 国的物理学家 牛顿 从苹果落地联想到月亮为什么不会从天上掉下来，总结前人研究，又经过探索和思考，发现了支配天体的 万有引力 定律，使人类认识到宇宙中天体的运动和变化，并制造出人造卫星、宇宙飞船等航天器，为通信、气象、资源勘探和进一步的宇宙探索提供了条件。 美国的科学家_ 富兰克林 发明了_ 避雷针 保护建筑物免受雷击。 400多年前，意大利的_ 伽利略 发现，“不论摆在摆动时的幅度大还是小，完成一次摆动的时间是相等的”，这就是摆的“ 等时性_ ” 原理。各种机械摆钟都是根据这一原理制成的。他继续研究，发现摆的 长度 不变时，摆动一次所用的时间不受摆锺的 质量 影响;他又保持_ 质量 不变，改变摆绳的 长度 结果发现摆绳越__短__， 摆动一次的时间越 短 。多年后荷兰的物理学家_ 克里斯蒂安·惠更斯 发明了摆钟，并找到了摆的周期与 摆长 的关系。牛顿发现 万有引力 定律使摆的等时性从理论上得到圆满解释。 0.2探究摆的快慢的影响因素 实验所需器材：细绳、不同质量的小球、铁架台、秒表、刻度尺 实验过程： 固定细绳长度和摆动幅度，分别挂上质量不同的小球，测量不同小球摆动一次的时间； 固定小球质量和摆动幅度，改变细绳长度，测量不同细绳长度摆动一次的时间； 固定小球质量和细绳长度，改变摆动幅度，测量不同摆动幅度摆动一次的时间。 结论：摆的快慢与摆的质量、摆幅无关，与摆长有关，摆长越短，摆越快，摆动一次的时间越短。 使用方法：控制变量法 实验过程中发现，测量一次摆动时间误差较大，改进方法： 测量1min内小球摆动次数，计算平均小球摆动一次的时间（叠加法，减小误差） 能否用橡皮筋替代细绳：不能，橡皮筋有弹性，会干扰实验。 0.3测量 1.测量的定义：利用工具或仪器对距离的远近、物体的轻重、时间的长短、温度的高低、速度的快慢、电流的大小、电阻的大小等物理量作出准确的判断,得出精确的数据的过程叫测量。 2.测量的目的：进行可靠的定量比较。 3.测量的要素： 1）单位：公认的比较标准 2）测量的工具和仪器 4.单位 国际单位制（SI）：国际上制定的一套统一的量度单位。 5.长度 1）国际单位：米 m 常用单位： 千米（公里） km ；米 m ；分米 dm ；厘米 cm ； 毫米 mm ； 微米 μm；纳米 nm 换算关系： 1km=103m 1m = 10dm = 100cm = 1000mm = 106 μm = 109 nm 2）工具：刻度尺 使用方法： a.观察刻度尺：使用前，先观察其量程（即最大测量范围）和分度值（即仪器或工具所能测量的最小的单位分度），选择合适的刻度尺进行测量。 b.对齐刻度线：将刻度尺的端线与物体的一端对齐，确保刻度尺与物体平行。 c.读取刻度：观察物体另一端在刻度尺上的位置，读取对应的刻度值。注意观察刻度线是否清晰，避免因视线角度问题造成误差。 d.记录数据：记录测量结果时，需要包括数值和单位。如果测量结果不是整数，需要根据刻度尺的分度值估算到下一最小刻度。 必要时多次测量取平均值：减小误差（真实值和测量值的差距） 误差产生的原因：1.仪器精密度不高 2.环境变化对器材的影响 3.测读者估读 减小误差的方法：1.选用更加精密的仪器 2.改善测量方法 3.多次测量平均值 6. 时间 1） 时间单位:国际单位:秒(s) 其它常用单位:小时(h)、分钟(nin)、毫秒(ms)、微秒(μs) 2） 换算关系: 1h=60min=3600s 1min=60s 3）测量时间工具:秒表、机械停表、打点计时器（电磁、电火花）频闪照片 【电磁打点计时器】 https://www.bilibili.com/video/BV1nq4y1T7Qi/?share_source=copy_web&vd_source=b184d56e8c4fbb587040dd28ee239744 （该合集下方还包括电火花打点计时器） 4）时刻:表示某个时刻，如:现在几点钟。 5）时间:表示两个时间点的差值 7.质量 自然界中的一切物体都是由物质组成的。 质量：物理学中物体所含物质的多少,通常用字母m表示。 质量的单位:千克，符号kg。 常用单位：吨(t)、克(g)、毫克(mg)、微克（ug） 换算关系：1t=1000kg 1kg=1000g 1g=1000mg 1mg=1000ug 质量是物体本身的一种属性，它不随物体的形状、状态、位置以及温度的变化而变化。 测量工具：天平 使用：电子天平的校准、托盘天平 学科网（北京）股份有限公司 $$