第一章第1节 长度和时间的测量 教学设计-2024-2025学年人教版（2024）物理八年级上册

本文围绕“长度和时间的测量”展开，涵盖单位换算、测量工具使用等核心知识点。承接生活中测量需求的背景，为后续物理测量学习奠基。通过实践活动、小组讨论等环节，渗透科学思维、科学探究等核心素养。 本设计创新点在于结合生活实例与趣味实验。特色教法如演示法、讨论法，凸显学生主体地位。从学生层面提升实践与思考能力，为教师提供清晰授课路径，有效突破教学难点。

教学设计 课程基本信息 学科 物理 年级 八年级 学期 秋季 课题 第1节 长度和时间的测量 教学目标 明确长度和时间的单位及其换算关系，熟练且规范地使用刻度尺测量长度、用停表测量时间，能准确记录测量结果。 通过实践活动，提升估测长度和时间的能力，学会分析测量数据并处理误差。 培养严谨认真的科学态度、团队协作精神，增强对物理学科的兴趣。 重难点 重点：长度和时间的单位换算，刻度尺、停表的正确使用及读数方法。 难点：测量长度时准确读取估计值，理解误差产生原因并掌握减小误差的方法，停表的复杂读数 。 教学过程 一、课程导入 （一）创设情境，引发思考 师：同学们，在我们的日常生活中，长度和时间的测量无处不在。比如说，我们买衣服的时候，需要知道自己的身高、腰围等尺寸，这就是在测量长度；我们上学要按时到校，参加体育比赛要记录跑步、跳远等项目的成绩，这都涉及到时间和长度的测量。那大家有没有想过，如果没有准确的长度和时间测量，我们的生活会变成什么样呢？现在请大家闭上眼睛，想象一下这样的场景：建筑工人在建造房屋时，没有准确测量长度的工具，房子可能会建成什么样子？马路上的交通信号灯没有准确的时间控制，又会出现怎样混乱的局面？ （学生闭眼思考约 1 分钟） 师：好，大家睁开眼睛。哪位同学愿意分享一下你刚才脑海中想象的画面？ 生 1：我觉得房子可能会歪歪扭扭的，有的房间特别大，有的特别小，因为工人没办法准确测量长度，建出来的房子肯定很奇怪。 生 2：马路上的车肯定会乱成一团，没有准确的红绿灯时间，一会儿这边车走，一会儿那边车走，肯定会撞车，交通就瘫痪了。 师：同学们的想象很丰富，也很合理。从这些想象中，我们可以看出，准确的长度和时间测量对于我们的生活、生产以及科学研究都至关重要。今天，我们就一起来学习长度和时间的测量。 （二）趣味小实验，激发兴趣 师：在正式学习之前，老师先给大家做一个小实验。这里有两根看起来差不多长的小木棍（拿出两根长度相近但实际有细微差别的木棍），大家先来用眼睛观察一下，猜猜哪根更长？ 生 3：我觉得左边那根长一点。 生 4：我猜右边那根长。 师：大家的猜测不一样，那我们怎么才能确定到底哪根更长呢？ 生（部分）：用尺子量。 师：没错，用测量工具测量是最准确的方法。那在测量长度和时间时，我们都有哪些工具，又该如何正确使用它们呢？带着这些问题，让我们进入今天的学习。 二、长度的测量 （一）长度单位 师：在测量长度之前，我们首先要了解长度的单位。大家在数学课上已经学过一些长度单位，谁能来说说我们常用的长度单位有哪些？ 生 5：有米、厘米、分米。 师：非常好，还有补充的吗？ 生 6：还有千米、毫米。 师：对，除了同学们说的这些，在物理学中，为了更精确地描述一些微观或宏观的长度，我们还会用到微米（μm）和纳米（nm）。在国际单位制中，长度的基本单位是米，符号是 m。大家想一想，生活中有哪些物体的长度大约是 1 米呢？ 生 7：我们教室的门宽差不多 1 米。 生 8：家里的单人床长度大概 1 米多，接近 1 米。 师：同学们观察得很仔细。那其他单位和米之间的换算关系是怎样的呢？我们一起来看一下。1 千米（km）等于 1000 米，也就是\(1km = 10^3m\)；1 米等于 10 分米（dm），即\(1m = 10dm\)；1 分米等于 10 厘米（cm），\(1dm = 10cm\)；1 厘米等于 10 毫米（mm），\(1cm = 10mm\)；1 毫米等于 1000 微米，\(1mm = 10^3μm\)；1 微米等于 1000 纳米，\(1μm = 10^3nm\)。这里单位换算有个小技巧，大单位换算成小单位时，要乘以进率；小单位换算成大单位时，要除以进率。比如说，5 千米换算成米，因为千米是大单位，米是小单位，进率是 1000，所以\(5km = 5×10^3m = 5000m\)；反过来，3000 毫米换算成米，毫米是小单位，米是大单位，除以进率 1000，\(3000mm = 3000÷10^3m = 3m\)。现在大家来做几道练习题，巩固一下单位换算。（在黑板上写下题目：2.5m = （ ）dm ，50cm = （ ）m ，3μm = （ ）nm ） （学生思考计算，约 1 分钟后） 师：好，哪位同学来说说第一题的答案？ 生 9：2.5m = 25dm，因为 1m = 10dm，2.5 乘以 10 就是 25。 师：回答正确。第二题呢？ 生 10：50cm = 0.5m，50 除以 100（1m = 100cm）就是 0.5。 师：非常棒。那第三题，谁来？ 生 11：3μm = 3000nm，因为 1μm = 1000nm，3 乘以 1000 就是 3000。 师：完全正确。通过这些练习，大家对长度单位的换算掌握得不错。接下来，我们了解一下生活中一些常见物体的长度大概是多少，这有助于我们在没有测量工具时，对长度有个大致的估计。比如，我们的物理课本长度大约是 26cm，一支新铅笔的长度大约是 18cm，成年人走两步的距离大约是 1.5m。大家再想想，还有哪些常见物体的长度我们可以估计一下？ 生 12：教室的黑板长度大概 4m。 生 13：我们坐的椅子高度差不多 40cm。 师：很好，大家对身边物体的长度有了一定的认识。 （二）长度测量工具 师：了解了长度单位，我们再来看看测量长度的工具。大家想想，在生活中我们都见过哪些测量长度的工具呢？ 生 14：有直尺、三角尺。 生 15：还有卷尺，我看爸爸装修房子的时候用过。 师：没错，直尺、三角尺、卷尺都是我们常见的测量长度的工具。在一些工厂或者实验室里，为了更精确地测量长度，还会用到游标卡尺、螺旋测微器等。现在请大家拿出自己的直尺，观察一下直尺上都有哪些信息。 （学生观察直尺，约 1 分钟） 师：好，谁来说说你在直尺上看到了什么？ 生 16：有刻度线，还有数字。 师：非常好，这些刻度线和数字有什么作用呢？ 生 17：可以用来测量长度，看物体有多长。 师：对，那直尺上相邻两条刻度线之间的距离叫什么，大家知道吗？ 生（部分）：分度值。 师：没错，分度值决定了我们测量的精确程度。比如说，我们常用的学生直尺，分度值一般是 1mm，这就意味着我们用它测量长度时，能够精确到 1mm。那直尺上的 0 刻度线又有什么重要性呢？ 生 18：测量时要从 0 刻度线开始量。 师：一般情况下是这样，但如果 0 刻度线磨损了，我们也可以从其他整数刻度线开始测量，最后用测量结果减去起始刻度值就可以得到物体的实际长度。除了分度值和 0 刻度线，直尺上还有一个重要的参数，就是量程。量程指的是直尺能够测量的最大长度范围。比如，我们这把直尺的量程是 0 - 20cm，那就不能用它去测量长度超过 20cm 的物体。现在大家清楚了直尺上这些信息的含义了吗？ 生（齐答）：清楚了。 （三）刻度尺的正确使用 师：知道了测量工具的相关信息，接下来我们就来学习如何正确使用刻度尺测量物体的长度。老师先给大家演示一下，测量物理课本的长度。首先，在选择刻度尺时，我们要根据实际测量的需要，选择量程合适且分度值满足精度要求的刻度尺。比如测量课本长度，我们用分度值为 1mm、量程为 30cm 左右的直尺就可以。然后，在放置刻度尺时，要让刻度尺的零刻度线（如果零刻度线磨损，就用某一整数刻度线）与被测物体的一端对齐，有刻度的一边要紧贴被测物体，并且与所测边平行，不能歪斜。大家看老师操作，（边说边操作，将直尺零刻度线与课本一端对齐，直尺紧贴课本侧边）如果像这样放歪了，测量结果就会不准确。放好刻度尺后，我们读数时，视线要与尺面垂直，不能斜视或仰视，否则会产生视觉误差。大家看，如果这样斜视读数（故意斜视读数），和垂直读数得到的结果是不一样的。垂直读数时，我们要先读出准确值，再估读到分度值的下一位。比如，现在课本另一端对应的刻度在 26cm 和 27cm 之间，准确值就是 26cm，然后我们看它更靠近 26cm 这边，估计是 26.1cm，这里的 0.1cm 就是估读值。最后，记录测量结果时，一定要带上单位，我们测量课本长度的结果就是 26.1cm。现在请同学们自己动手，测量一下物理课本的宽度，同桌之间可以互相检查操作是否正确。 （学生动手测量，教师巡视指导，约 3 分钟） 师：好，大家都测量完了。哪位同学来说说你测量的课本宽度是多少？ 生 19：我测量的课本宽度是 18.5cm。 师：其他同学呢，和他测量的结果一样吗？ 生 20：我测的是 18.4cm。 师：为什么大家测量的结果会有一点差异呢？这就涉及到误差的问题，我们后面会详细讲解。现在我们总结一下刻度尺的正确使用方法，“选”：根据实际需要选择合适的刻度尺，要考虑量程和分度值；“放”：零刻度线或某一整数刻度线与被测物体一端对齐，有刻度边紧贴物体且平行；“看”：视线与尺面垂直；“读”：读出准确值，估读到分度值的下一位；“记”：测量结果由准确值、估读值和单位组成。大家记住了吗？ 生（齐答）：记住了。 （四）长度的特殊测量方法 师：在实际测量中，有时候我们会遇到一些特殊形状的物体，用常规的测量方法不太方便，这就需要用到一些特殊的测量方法。比如说，要测量一根细铜丝的直径，因为铜丝太细，直接用刻度尺测量很难准确读数，我们可以采用累积法。具体做法是，把细铜丝紧密地缠绕在铅笔上，缠绕一定的圈数，比如 10 圈，然后用刻度尺测量出这 10 圈铜丝的总宽度，再除以圈数 10，就可以得到细铜丝的直径。大家想一想，为什么要缠绕多圈呢？ 生 21：缠绕多圈可以使测量的总宽度更明显，误差会更小。 师：非常正确。那如果要测量地图上两地之间铁路线的长度，又该怎么办呢？铁路线是弯曲的，不能直接用刻度尺测量。这时候我们可以用化曲为直法，找一根弹性不大的软线，让它与地图上的铁路线重合，然后在软线上标记出起点和终点，再把软线拉直，用刻度尺测量软线的长度，就得到了铁路线的长度。还有一种情况，比如要测量一个圆柱体的直径，我们可以用辅助法，借助两块三角板和一把直尺来测量。把两块三角板的直角边分别与圆柱体的两侧相切，直尺放在三角板的另一边上，这样就可以通过直尺读出圆柱体的直径。现在请同学们分组讨论一下，生活中还有哪些场景可以用到这些特殊的测量方法，5 分钟后我们请小组代表来分享。 （学生分组讨论，教师巡视各小组，参与部分小组讨论，约 5 分钟） 师：好，讨论时间到。哪个小组先来分享一下你们讨论的结果？ 生 22（小组代表）：我们小组觉得测量一张纸的厚度可以用累积法，把很多张纸叠在一起测量总厚度，再除以纸张数。 师：很好，还有其他例子吗？ 生 23（小组代表）：测量操场跑道的长度可以用轮滚法，用一个已知周长的轮子沿着跑道滚动，记下滚动的圈数，用轮子周长乘以圈数就能得到跑道长度。 师：非常好，大家的思维很活跃。通过这些特殊测量方法，我们可以解决很多常规方法难以测量的长度问题。 三、时间的测量 （一）时间单位 师：学习了长度的测量，接下来我们看看时间的测量。在日常生活中，我们常用的时间单位有哪些？ 生 24：有时、分、秒。 师：没错，在国际单位制中，时间的基本单位是秒，符号是 s。那小时（h）、分钟（min）和秒之间的换算关系是怎样的呢？ 生 25：1 小时等于 60 分钟，1 分钟等于 60 秒，所以 1 小时等于 3600 秒。 师：非常正确，用公式表示就是\(1h = 60min = 3600s\)。除了时、分、秒，在一些更精确的测量中，我们还会用到毫秒（ms）、微秒（μs）。1 秒等于 1000 毫秒，\(1s = 10^3ms\)；1 毫秒等于 1000 微秒，\(1ms = 10^3μs\)。大家想一想，生活中有哪些活动或者现象持续的时间可以用这些时间单位来估计呢？ 生 26：我们上一节课的时间是 45 分钟。 生 27：眨一下眼睛的时间很短，可能不到 1 秒，大概几百毫秒。 师：同学们的例子很恰当。了解了时间单位，我们再来看看测量时间的工具。 （二）时间测量工具 师：在古代，人们就已经开始想办法测量时间了，谁知道古代有哪些测量时间的工具？ 生 28：有日晷，利用太阳的影子来计时。 生 29：还有漏刻，通过滴水来计时。 师：非常好，随着科技的发展，现在我们有了更精确的计时工具。在日常生活中，我们常用的有钟表，像挂钟、手表等；在实验室里，为了更准确地测量时间间隔，我们常用停表。大家看老师这里的停表（拿出停表展示给学生），它有两个表盘，小盘记录的单位是分钟，指针转一圈是 15 分钟，分度值是 0.5 分钟；大盘记录的单位是秒，指针转一圈是 30 秒，分度值是 0.1 秒。在使用停表时，我们要先按一下启动按钮，开始计时，再按一下暂停按钮，这时大盘和小盘指针就停止转动，我们就可以读数了。读数时，先看小盘的分针数，确定分钟数，再看大盘的秒针数，确定秒数。如果分针数大于半分钟，秒针数就读 31s、32s……；如果分针数小于半分钟，秒针数就读 1s、2s……。最后把小盘读数和大盘读数相加，就是测量的时间结果，单位是分钟和秒（min + s）。现在老师给大家演示一下如何使用停表测量时间。（老师操作停表，演示启动、暂停、读数的过程）大家看明白了吗？ 生（齐答）：看明白了。 师：现在请同学们两人一组，用停表测量一下自己 1 分钟内脉搏跳动的次数，互相记录数据。 （学生分组进行测量，教师巡视指导，约 3 分钟） 师：好，大家都测量完了。哪位同学来说说你测量的 1 分钟内脉搏跳动次数是多少？ 生 30：我 1 分钟脉搏跳动了 75 次。 生 31：我跳了 72 次。 师：大家的脉搏跳动次数都在正常范围内。通过这个小活动，大家对停表的使用也更熟悉了。 四、误差 （一）误差的概念 师：同学们，我们在测量长度和时间的过程中，会发现不同的人测量同一个物体的长度或者同一个事件的时间，结果可能会不一样。比如说，刚才大家测量物理课本的宽度，有的同学测的是 18.4cm，有的是 18.5cm。这是为什么呢？其实，这就是因为测量存在误差。测量值和真实值之间的差异就叫做误差。在任何测量中，误差都是不可避免的。大家想一想，为什么误差不可避免呢？ 生 32：可能是测量工具不够精确。 师：这是一个原因，测量工具的精密程度是有限的，即使是最先进的测量仪器，也存在一定的误差。还有其他原因吗？ 生 33：测量的人读数的时候可能会有偏差，每个人的习惯不一样。 师：非常好，测量人的因素也会导致误差，比如读数时的视线角度、估读的差异等。所以说，误差是由测量工具的精密程度和测量人等多种因素共同造成的。 （二）减小误差的方法 师：虽然误差不可避免，但我们可以想办法减小误差。大家结合刚才测量的过程，思考一下有哪些方法可以减小误差呢？ 生 34：多次测量取平均值，这样可以让结果更接近真实值。 师：非常正确，多次测量取平均值是减小误差的有效方法之一。比如我们测量物理课本宽度时，多测几次，然后计算平均值，就能让结果更接近真实宽度。还有其他方法吗？ 生 35：可以选择更精密的测量工具，比如用游标卡尺测量比用直尺测量更精确，误差会更小。 师：说得很对，测量工具的精密程度直接影响误差大小，越精密的工具，测量误差通常越小。另外，我们还可以改进测量方法，比如刚才测量细铜丝直径用的累积法，就是通过改进方法来减小误差的。这些方法都能帮助我们在测量中获得更准确的结果。 （三）误差与错误的区别 师：大家要注意，误差和错误是不一样的。误差是测量值与真实值之间的差异，是不可避免的，只能尽量减小；而错误是由于测量者操作不当、读数错误等原因造成的，是可以避免的。比如，测量时刻度尺放歪了、读数时视线没有与尺面垂直、记录数据时忘记写单位等，这些都是错误。那大家想一想，在刚才的测量活动中，哪些情况可能会导致错误呢？ 生 36：如果测量时没有把刻度尺与被测物体平行，而是斜着放，这样测出来的结果就是错误的。 生 37：读数的时候看错了刻度，比如把 26.3cm 看成 27.3cm，这也是错误。 师：大家说得都很对。所以在测量过程中，我们要认真操作、仔细读数、规范记录，避免出现错误，同时运用合理的方法减小误差，这样才能得到准确的测量结果。 五、课堂练习 师：现在我们来做一些课堂练习，检验一下大家对这节课知识的掌握情况。请大家看黑板上的题目。 单位换算： （1）0.5km = （ ）m （2）25mm = （ ）cm （3）1.5h = （ ）min （4）300s = （ ）min 用分度值为 1mm 的刻度尺测量某物体的长度，测量结果分别为 3.42cm、3.43cm、3.41cm，则该物体的长度应记为（ ）cm。 某同学用停表测量自己跑步 100m 的时间，停表小盘指针在 0 和 1 之间，偏向 1 一侧，大盘指针在 32s 处，则该同学跑步的时间为（ ）。 （学生思考做题，约 5 分钟） 师：好，时间到。我们来逐一讲解这些题目。第一题单位换算，第一小题，0.5km 等于多少米？谁来说说？ 生 38：0.5km = 500m，因为 1km = 1000m，0.5 乘以 1000 是 500。 师：正确。第二小题，25mm 等于多少 cm？ 生 39：25mm = 2.5cm，1cm = 10mm，25 除以 10 是 2.5。 师：很好。第三小题，1.5h 等于多少 min？ 生 40：1.5h = 90min，1h = 60min，1.5 乘以 60 是 90。 师：正确。第四小题，300s 等于多少 min？ 生 41：300s = 5min，1min = 60s，300 除以 60 是 5。 师：不错。第二题，多次测量取平均值，大家计算一下这三个测量结果的平均值是多少？ 生 42：（3.42 + 3.43 + 3.41）÷3 = 10.26÷3 = 3.42cm，所以应记为 3.42cm。 师：正确，平均值要保留与测量值相同的小数位数。第三题，停表读数，小盘指针在 0 和 1 之间，偏向 1 一侧，说明分钟数是 0min 多，且超过了半分钟，所以大盘读数读 32s，总时间就是 0min32s。 六、课堂小结 师：同学们，这节课我们学习了长度和时间的测量，谁来总结一下这节课我们主要学了哪些内容？ 生 43：我们学习了长度的单位，有米、千米、分米等，还有它们之间的换算；知道了测量长度的工具是刻度尺，以及如何正确使用刻度尺。 生 44：我们还学习了时间的单位，秒、分钟、小时等，测量时间的工具，比如停表，还有停表的使用方法。 生 45：最后我们还学习了误差的概念，知道了误差和错误的区别，以及减小误差的方法。 师：大家总结得很全面。这节课我们不仅掌握了长度和时间测量的基本知识和技能，更重要的是体会到了准确测量在生活和科学研究中的重要性。希望大家在今后的学习和生活中，能运用所学的测量知识，养成严谨、细致的科学态度。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$