1.1 长度和时间的测量（第2课时）（教学设计）物理新教材人教版八年级上册

该初中物理教学设计聚焦“长度和时间的测量”第2课时，核心内容为时间测量（单位、工具、机械秒表使用）与误差。通过播放《星际穿越》片段导入，从生活时间感知过渡到科学测量，搭建从经验到规范操作的学习支架。 特色在于融合科学探究与科学思维，通过机械秒表实操（测脉搏、行走时间）培养测量技能，对比不同刻度尺测量结果引出误差概念，结合视频《计时工具的变迁》等丰富教学。助力学生形成严谨科学态度，为教师提供实操活动与分层练习，提升教学效率。

第1节 长度和时间的测量（第2课时）（教学设计） 年级 八年级 学科 物理 教师 课题 第1节 长度和时间的测量 教学 目标 物理观念 通过测量、估测及阅读，了解物质世界的一些长度和时间的尺度，形成初步的时空观。 科学思维 在测量长度和时间的活动中，体会测量实际上是将一个待测的物理量与一个公认的标准量进行比较的过程。 科学探究 通过长度和时间的测量活动，掌握刻度尺和秒表的正确使用方法，初步具备获取证据的能力。 科学态度 与责任 通过经历测量的过程，体会收集证据的重要性，养成实事求是的科学态度，学会如何与人合作。 教材 分析 长度和时间的测量是物理学和生产生活中最常用、最基本的测量。课程标准要求学生会选用适当的工具进行正确的测量。长度和时间的国际单位及其换算是认识物质世界空间尺度和时间尺度的必要条件。长度和时间的估测是一种很重要的生活技能。 本节主要包括长度的单位、长度的测量、时间的测量、误差四部分内容。在本节课中，应让学生通过对长度和时间这两个物理量的测量，学会基本的测量方法并了解国际单位制。 学情分析 本次授课面向八年级学生，他们在小学阶段已积累了长度、时间的基础认知，能说出常见的长度和时间单位，也有用直尺、钟表进行简单测量的生活经验，对物理实验普遍抱有强烈的好奇心。 但学生此前的测量操作缺乏规范指导，多数人自认为“会用刻度尺”，实际操作中常出现刻度线未紧贴被测物体、读数视线歪斜的问题，对“估读到分度值下一位”的要求完全陌生，很容易遗漏估读步骤。同时他们对测量的严谨性认识不足，记录数据时常漏写单位，单位换算时也容易出现进率混淆的错误。 此外，学生刚接触物理学科，还未建立“测量是与标准量对比”的学科思维，很难区分“误差”和“错误”的本质差异，对停表的双表盘读数逻辑、细铜丝直径这类特殊测量方法也存在理解障碍，需要通过亲手实操来纠正错误习惯，建立规范的测量意识。 教学重点 时间的测量。 教学难点 测量长度时读取估计值；机械秒表的读数。 教学 器材 电子表、机械秒表等。 课件。包含视频资料：《国际单位制的百年蜕变》、《长度单位与换算》、《用刻度尺测量长度》、《长度测量的特殊方法》、《星际穿越片段》、《计时工具的变迁》、《时间的本质是什么》《用停表测量时间》、《μ子悖论：揭秘狭义相对论之旅》、《误差》、《时间的测量》等。 教学过程 导入新课 【提出问题】我们在日常生活、生产及科学研究中经常要比较时间的长短。什么是时间？怎样测量时间？ 可以播放视频《星际穿越》片段，让学生感觉不同星球上时长不一致。 学习新课 一、时间的单位 像长度一样，时间也是我们经常要测量的量。测量时间也要先规定它的单位。很久以前人类就以地球自转一周的时间作为时间单位，称之为一天（日）。 【教师提问】你知道时间的单位有哪些？测量时间的工具有哪些？ 【学生活动】阅读教材第14页的内容并回答问题。 【师生总结】 1 . 时间的单位 （1）国际单位制中：时间的基本单位是秒，符号是s。 （2）常用单位：小时（h）、分（min）等。 （3）单位换算：1h=60min 1min=60s 2. 测量时间的工具 （1）古代的测量工具 在古代，人们用圭表、日晷、沙漏等计时仪器来测量时间。 （2）现代生活中测量时间的工具 石英钟 机械秒表 智能手表 手机秒表 在现代生活中，我们通常使用钟、表来测量时间；在运动场和实验室，经常用秒表来测量时间。随着科学技术的发展，人们还制造出了更精确的计时仪器，如铯原子钟。铯原子钟的精确度非常高，上千万年误差不超过1 s。 3. 时刻与时间间隔 【教师提问】请同学们观看课程表？我们常说“第一节上课时间是8:00”，“一节课的时间是45分钟”。这两句话中时间意思相同吗? 【学生活动】观看课程表。思考并回答问题。 【师生总结】 （1）时刻：表示某一瞬间，在时间轴上用点来表示。 （2）时间间隔：是指两时刻的间隔△t = t2- t1，在时间轴上用线段来表示。 4. 机械秒表的使用 【教师提问】我们在做物理实验时，常用机械秒表测量时间，观察手中的机械秒表，说出它的组成，你会使用吗？ 【学生活动】观察手中的机械秒表，说出它的组成，说出使用的方法。 【师生总结】 （1）机械秒表的组成 图所示的机械秒表主要组成部分有：大表盘、小表盘、启动暂停键、分针、秒针等。 （2）机械秒表的使用 一按：实验开始，需要计时时，用大拇指迅速按下启动暂停键，指针转动，开始计时。 二停：当需要停止计时时，再迅速按一下同一按钮，指针停止走动，停止计时。 三读：停止计时后，先读出小表盘指针指示的“分”，再读出大表盘指针指示的“秒”，将两个时间相加即是所测的时间间隔。 四归零：测量结束后，按一下复位键将指针归零后存放入盒中。 （3）机械秒表的读数 在读数时，先读出小表盘上指针所通过的分钟数（按整数读）；再观察小表盘上的指针是否超过两数字之间的半分钟刻度线，若不超过，则大表盘按照0~30s读数，若超过，则大表盘按照31~60s读数。如图乙所示，机械秒表的读数=3min+37.5s=3min37.5s。 示数=小盘读数（min）+大盘读数（s） 【学生活动】用秒表测量时间。 ①练习使用秒表。按动秒表上的按钮，观察指针（或数字）的变化，了解秒表的使用方法。 ②使用秒表测量。你脉搏每跳动10次所用的时间是_____s；正常行走时，你每迈一步所用的时间是_______s。 【师生总结】中学生的脉搏1min内大约跳动70次，跳动一次的时间大约0.86s；正常呼吸一次的时间是3~4s；人眨眼一次所用时间约为0.1s。 有时可利用脉搏的跳动次数和呼吸次数来估测时间。 【学生活动】阅读课文第15页中的小资料——《一些时间》，了解一些时间大小。 【例题1】如图所示，秒表的读数为_______ s。 【答案】228.5 【解析】由图可知，小表盘的分度值为0.5min，小表盘读数为3min=180s，且分针偏向4min，而大表盘的分度值为0.1s，指针指在48.5s处，所以大表盘读数为48.5s，因此秒表的读数为180s+48.5s=228.5s 【例题2】下列数据中最接近生活实际的是（　C　） A．人眨眼一次的时间约5s B．正常人脉搏每秒跳动70次 C．一根头发丝的直径约为6×10-5m D．拇指指甲的宽度约为15cm 【解析】A．人眨眼一次的时间约0.1s，故A不符合题意； B．正常人脉搏每分钟跳动70次，故B不符合题意； C．一根头发丝的直径约为6×10-5m，故C符合题意； D．拇指指甲的宽度约为1cm，故D不符合题意。故选C。 学习新课 二、误差 【学生活动】（1）测量同一本物理课本的长度，并回答测量结果。 （2）如图所示，用两把不同的刻度尺尺测量同一物块的长度，根据图示情况，完成表格中的填写。 （3）想想议议：同一个物体，用不同的刻度尺测量，测量值为什么会有差别？物体的真实长度你能测量出来吗？ 分度值 准确值 估读值 测量结果 甲刻度尺 1cm 2cm 0.2cm 2.2cm 乙刻度尺 1mm 2.2cm 0.7mm 2.27cm 【师生总结】被测物体存在着一个真实的长度，而我们测同一个物体的测量结果可能不同，说明测量值和真实值之间是有差别的。 1. 误差 测量总是人利用工具进行的，测量工具自身就会造成误差；另外温度、湿度等外部因素也会影响测量工具的精密度；测量时人还要估计，也会出现一些误差。 测量值和真实值之间总会有差别，这就是误差。[ 2. 产生原因 （1）受所用仪器的限制。如仪器的精密度。（2）受测量方法的限制。（3）环境变化对仪器的影响。 3. 减小误差的方法 （1）多次测量求平均值；（2）选用精密的测量工具；（3）改进测量方法。 4. 误差与错误 （1）误差不是错误。测量错误是由于不遵守仪器的使用规则、读数时粗心等造成的，是不该发生的，是能够避免的。 （2） 避免错误的方法：遵守仪器使用规则；使用正确的测量方法；测量认真细致。 【例题3】关于误差，下列说法中正确的是（　B　） A．误差就是在测量中产生的错误 B．多次测量求平均值，可以减小误差 C．长度测量中，为了减小误差，可以采用分度值后多估读几位的方法 D．随着科技的进步，测量仪器将进一步改进，测量误差最终将被消除 【解析】A．错误可以避免，误差不能避免，误差不是错误。故A错误； B．在测量时，多测量几次取平均值可以减小误差，故B正确； C．长度测量中，只能估读到分度值的下一位，多估读几位的方法不能减小误差。故C错误； D．随着科技的进步，测量仪器将进一步改进，测量误差将会减小，但不能被消除，故D错误。故选B。 【例题4】观察和实验是学习物理的重要内容和基本方法．小明和小组同学在进行用刻度尺测量物体长度的实验。 （1）如图所示，小明用A、B两刻度尺测量同一木块的长度，其测量结果分别为：A测量的结果是 cm，B测量的结果是 cm。 （2）小明与同学们用相同规格的刻度尺测量同一物体的长度，记录的数据如下表所示： 小组成员 小明 小李 小黄 小吴 所测数据 12.37cm 12.36cm 12.73cm 12.35cm ①四个数据中 的数据是错误的，所用刻度尺的分度值是 cm； ②为了减小误差，请通过计算求出该物体的长度为 cm。 【答案】（1）2.8 2.80；（2）小黄 0.1 12.36 【详解】（1）由图得，A刻度尺的分度值为1cm，A测量的结果是5.0cm-2.2cm=2.8cm 由图得，B刻度尺的分度值为0.1cm，B测量的结果是5.8cm-3.00cm=2.80cm （2）由表格中数据得，小黄测得的数据的准确值与其他数据不同，所测数据是错误的。 刻度尺读数时，估读到分度值的下一位，由表中数据得，所用刻度尺的分度值是0.1cm。 为了减小误差，应求平均值得到物体的长度，则该物体的长度为 课堂练习 1．为了准确测量心率下列方法最恰当的是（　　） A．用停表测量1分钟内心跳的次数 B．连续测量3分钟内心跳的次数，再计算出1分钟内心跳的次数 C．用停表测量半分钟内心跳的次数再乘以2，求出1分钟内心跳的次数 D．分别用停表测量安静时和运动后1分钟内心跳的次数，再求出平均值 【答案】B 【详解】ABC．用停表测量心跳时，误差主要来源于开始和停止计时时的反应时间，所以可通过多次测量取平均值的方式来减小误差，即通过连续测量3分钟内心跳的次数，再计算出1分钟内心跳的次数，故B符合题意，AC不符合题意； D．人在安静和运动时心跳的次数差异较大，所以不能取平均值，故D不符合题意。 故选B。 2．周期性的运动都可作为测量时间的标准。下列哪项运动是不可以作为测量时间的（ ） A．人的脉搏 B．日出日落 C．地球绕太阳公转 D．人的生长 【答案】D 【详解】A.人的脉搏1min跳动的次数基本相同，可以利用脉搏计时，不符合题意； B.日出日落说明经历了12h左右，可以利用日出日落计时，不符合题意； C.地球绕太阳公转一周就是1年，可以利用地球绕太阳公转计时，不符合题意； D.人从出生到死亡相当于1个周期，没有循环，不能利用人的成长过程计时，符合题意． 故选D。 3. 关于误差，下列说法中错误的是（   ） A．误差的产生与测量工具有关 B．误差可以尽量减小，但不可避免 C．测量值和真实值之间永远存在差异 D．误差太大就成了错误，所以有时误差其实就是错误 【答案】D 【详解】误差的产生与测量工具，测量的人都有关，故A正确； 真实值与测量值之间的差异叫做误差，误差不能消除始终存在，只能尽量减小，所以B、C正确； D. 误差可以减小不能避免，错误是指在测量过程中由于操作不规范不按照规定测量而产生的结果，错误可以避免，误差和错误不是一回事，故D错误。故选D。 4. 如图所示秒表，在计时模式下，按下“ ”按钮，电子秒表开始计时。按下“ ”按钮，电子秒表停止计时，屏幕上会显示记录的时间。按下“ ”按钮后电子秒表显示的时间会重置为零。（选填“A”、“B”、“C”） 【答案】B A C 【详解】使用电子秒表时，按下B（启动）按钮，电子秒表计时开始。 按下A（暂停）按钮，电子秒表停止计时，屏幕上会显示记录的时间。 按下C（归零）按钮后，电子秒表显示的时间会重置为零。 5．停表大表盘的分度值是______，小表盘的分度值是______，停表的读数是_______。    【答案】 0.1s 0.5min 5min38.5s 【详解】停表大表盘的分度值是0.1s ，小表盘的分度值是0.5min（或30s）。 停表的读数是：5min+38.5s= 338.5s （小表盘指针过半，应该加30s）。 6. 上海到北京最快的高铁为G28次，根据列车运行时刻表计算该次列车从“上海”到“北京南”的行驶时间为______h；从“南京南”到“北京南”的行驶时间为______min。 站序 站名 到达时间 发车时间 1 上海虹桥 ———— 19:00 2 南京南 20:00 20:02 3 北京南 23:18 23:18 【答案】4.3；（2）196 【详解】根据列车运行时刻表知，上海虹桥的开车时间为19：00，到达北京南的时间为23：18。所以列车从上海虹桥到北京南的行驶时间为：23h18min- 19h00min =4h18min=4.3h 从“南京南”的开车时间为：20：02 ，到达“北京南”的时间为： 23：18；行驶时间为：23h18min- 20h02min =3h16min=196min 7. 误差________避免，错误________（均选填“可以”或“不可以”）避免。减小误差最常用的方法是_______________________。 某同学用刻度尺测量钢笔的长度，三次测量的结果分别是14.20 cm、14.22 cm、14.23 cm，该刻度尺的最小分度值是______，钢笔长度最接近________cm。 【答案】不可以，可以，多次测量取平均值；1mm，14.22. 【详解】误差不可避免，错误可以避免。多次测量取平均值可减小误差。 根据三次测量的结果14.20 cm、14.22 cm、14.23 cm 钢笔长度取平均值：（14.20cm+14.22cm+14.23cm）/3=14.22cm 根据长度为14.22cm可知，最后一位0.02cm是估读的，该刻度尺的最小分度值是1mm 8. 小梦家的摆钟最近走快了，只见爸爸将摆锤下的螺母拧了几下，摆钟走时就准了。小梦好奇地看完这个过程，想探究摆动周期与哪些因素有关？他在一条长细线的一端系了一个螺帽，让螺帽来回摆动，测量螺帽摆动一个来回所用时间（周期），实验装置如图所示。小梦多次改变细线的长度，每次保持摆动幅度d相同，测量摆动周期，实验数据记录如下表： 实验次数 1 2 3 摆长/cm 20 40 60 摆动周期/s 0.9 1.3 1.5 （1）本实验中使螺帽获得动能的操作方法是 ； （2）分析实验1、2，3的数据，可得出结论 ； （3）通过上述实验结论可知，小梦家的摆钟走快，爸爸拧摆锤下的螺母，相当于将摆锤的摆长 （选填“增大”或“减小”）； （4）请你对影响物体摆动周期的因素提出新的猜想： 。 【答案】 将螺帽拉到偏离竖直方向一定角度由静止释放 摆动幅度d相同时，细线长度越长，摆动周期越大 增大 物体的质量（或摆线偏离竖直方向的角度） 【详解】（1）将螺帽拉到偏离竖直方向一定角度由静止释放，螺帽由高处向低处运动，重力势能转化为动能。 （2）由表格测量数据可知：在摆动幅度相同时，摆线长度越长，摆动周期越大。 （3）摆钟走快，说明摆动周期变短了，结合实验结论可知，拧摆锤下的螺母，相当于将摆锤的摆长，即增大了摆长，使摆动周期变长，达到调准的目的。 （4）影响物体摆动周期的因素还可能与物体的质量或摆线偏离竖直方向的角度在关。 板书设计 第1节 长度和时间的测量 一、时间的测量 1. 单位：国际单位是s，常用单位有h、min。1 h＝60 min 1 min＝60 s 2. 测量工具 （1）古代：圭表、日晷、沙漏等。 （2）现代：钟表、电子表、秒表、原子钟等。 3. 机械秒表的读数 读数=内圈示数（min）+外圈示数（s）。 若大盘是30s的，当小盘分针过半刻度时，大盘读数要加30s。 二、误差 1. 误差：测量值与真实值之间总会有差别，这种差别就是误差。 2. 产生原因： （1）受所用仪器的限制。（2）受测量方法的限制。（3）环境变化对仪器的影响。 3. 减小误差的方法：多次测量取平均值；使用精密的测量工具；改进测量方法。 4. 误差和错误的区别：误差不是错误，错误可以消除，误差不能消除，但可以减小。 课堂总结 第1节 长度和时间的测量 作业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $