一、长度与时间的测量（教学课件）物理新教材苏科版八年级上册

物理八年级上册 •苏科版 第五章 物体的运动 一、长度与时间的测量 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 知道国际单位制中长度和时间的单位，掌握长度单位和时间单位及其换算关系；知道测量结果由数值和单位组成 02 科学思维 通过刻度尺的使用，培养规范操作和准确读数的能力；通过误差分析，理解测量中准确值与估读值的意义，知道多次测量取平均值可以减小误差 03 科学探究 经历用刻度尺测量物体长度的实验过程，学会根据实际需要选择合适的测量工具；经历用秒表测量时间的实验过程，掌握时间测量的基本方法 04 科学态度与责任 养成严谨细致、实事求是的实验态度；了解从古至今测量工具的发展，体会科技进步对精确测量的推动作用 教学重难点 教学难点 教学重点 1. 长度和时间的单位及单位换算 2. 刻度尺的正确使用方法 3. 误差的概念及减小误差的方法 4. 停表（秒表）的使用与读数 1. 刻度尺读数时估读到分度值的下一位 2. 误差与错误的区别 3. 特殊方法测量长度 课堂引入 飞奔的骏马 绽放的烟花 飞身灌篮的运动员 骏马、烟花、运动员的位置，都在随时间而变化。为了研究物体的运动，我们首先要学会测量长度和时间。 知识点1 长度的测量 探索新知 活动5.1 比较课桌的长、宽、高 1.目测课桌的长、宽、高，并将它们按从大到小的顺序排列。 2.不用尺，你如何证实自己目测的结果？说出你的做法。 3.每名同学估测的课桌长、宽、高的结果相同吗？ 不同的原因是什么？ 探索新知 从上面的活动可知，各人估测的结果差异较大，原因是估测时所采用的“参考标准”不一致。 测量就是将待测的量与一个公认的标准量进行比较，这个公认的标准量叫作单位。 探索新知 在我国古代，人们选择身体的某个部位作为长度的标准。 布手知尺 迈步定亩 舒肘知寻 探索新知 用手指、手和手臂等作为标准来测量长度，但还是不够准确。直到秦始皇统一度量衡，我国对长度的测量才有了统一的标准。 探索新知 在国际单位制基本单位中，长度的单位是米，用符号m表示。 常用的长度单位还有千米（km）、分米dm）、厘米cm）、毫米（mm）、微米μm）和纳米（nm）等。 1km = 103 m 1dm = 10-1m 1cm = 10-2m 1mm = 10-3m 1μm = 10-6m 1 nm = 10-9m Km m mm μm nm 每下一级，数值上扩大1000倍 cm dm 每下一级，数值上扩大10倍 探索新知 学生实验 练习使用刻度尺 如图展示了一些常用的测量长度的工具，你使用过哪些？写出你所知道的长度测量工具的名称，并与同学交流。 实验与记录 常用的长度测量工具有卷尺、直尺、三角尺等，刻度尺是学习和生活中最常用的测量工具。 探索新知 认识刻度尺 ①零刻度线：刻度尺的起始刻度线。 ②量程：是测量范围上限和下限的差, ③分度值：相邻两刻度线之间的长度，它决定测量的精确程度。 探索新知 刻度尺的使用 （1）会选：根据测量的要求选取分度值和量程适当的刻度尺。 （2）会放：零刻度线与被测物体一端对准，刻度线紧贴被测物，刻度尺要与被测物体平行。 探索新知 （3）会看：读数时，视线应该垂直于被测物体及刻度尺。 （4）会读：读数时，除读出分度值以上的准确值外，还要估读出分度值的下一位数值(估读值)。 （5）会记：记录的测量结果由精数值、估读数值和单位组成。 ×偏小 √ 0 cm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ×偏大 铅笔长度为_________ 5.74cm 准确值为_________ 估读值为_________ 5.7cm 0.04cm 探索新知 掌握了刻度尺的使用方法后，尝试测量教科书的长度和宽度，把测量结果填写到下表中，并注意单位。 实验序号 长度 /cm 宽度 /cm ①     ②     ③     平均值   探索新知 自制一把分度值为 1 cm 的刻度尺，并用它测量教科书的长度，把测量结果记录在下表中。 实验序号 长度 / cm ①   ②   ③   平均值 探索新知 思考与讨论 1. 用相同的刻度尺多次测量同一长度，测量的结果相同吗？如果不同， 原因可能是什么？ 2. 用分度值不同的刻度尺测量同一长度，测量的结果相同吗？如果不同，原因可能是什么？ 在上述测量过程中，我们会发现，用相同的刻度尺多次测量同一长度结果可能不一样；用分度值不同的刻度尺测量同一长度，结果也不一样。 探索新知 误差：测量值与真实值之间的差别。 误差和错误是不同的，误差不能消除，但可以减小，而错误是不应该发生的。 误差的来源：测量方法、测量工具、测量者 减小误差的办法 （1）多次测量取平均值； （2）选用精密的测量工具； （3）改进测量方法。 对同一测量对象的估读值有时偏大、有时偏小，这种误差可以通过多次测量取平均值的方法减小。 探索新知 长度测量的特殊方法 （1）累积法 适用于测量无法直接测量的某些微小量。可把数个相同的微小量加在一起测量，再将测量结果除以微小量的个数，就可得到一个微小量。例如，测量一张纸的厚度、细铜丝的直径、塑料胶带的厚度等。 探索新知 （2）平移法 借助于一些简单的辅助器材(如三角板、刻度尺)把不可直接测量的长度“平移”到刻度尺上，从而可直接测出该长度。如测小球、硬币、圆柱形物体的直径，测量人的身高等。 探索新知 （3）化曲为直法 借助于一些辅助器材(如不易拉长的细软线)把不能直接测量的曲线变为直线，再用刻度尺测量。如测量图示曲线的长度时，可以小心地让细线与曲线重合，在细线上标记出起点和终点，再将细线拉直，用刻度尺直接测量起点到终点的距离。 探索新知 港珠澳大桥沉管隧道工程 港珠澳大桥由桥梁、人工岛和沉管隧道等组成，全长 55km。沉管隧道长约 6.7km，其中海底部分约 5.7 km，由33节巨型沉 管与一个合龙接头组成。每节标准沉管长180m、宽37.95m、高11.4m，质量超过7× 104t。 在水下40多米深的海床上铺设沉管，先要挖出沟槽，然后再铺上2~3m厚的基石，其平整度误差必须在4cm以内。这里地处外海，环境复杂，既有风浪、暗流，又有回淤，施工 的难度大得难以想象。沉管铺设最后的合龙，是通过插入一段质量达6×103t 的接头实现的。插入时，两侧的间隙只有15cm，安装 到位的误差必须 在5cm以内，其施工难度堪比“海底绣花”。 我 国工程技术和施工人员不畏艰难险阻、精 益求精，成功破解了一个个世界级难题。合 龙后的测试表明，接头安装的误差定格在毫 米数量级。 典例分析 例1 用刻度尺测量工件的长度，下列方法正确的是（   ） A． B． C． D． C 【解析】A．在使用时刻度尺测量时，刻度尺要与被测物体对齐不可歪斜，故A错误； B．刻度尺零刻度线没有与被测物体的一端对齐，且刻度尺有一定的厚度，图中刻度尺放置，刻度线没有紧贴被测物体，故B错误； C．刻度尺零刻度线与被测物体对齐，且刻度尺刻度线紧贴物体，故C正确。 D．刻度尺有一定的厚度，图中刻度尺的刻度线没有紧贴物体，读数时会不准确，故D错误。故选C。 典例分析 例2 某同学用分度值为1厘米的刻度尺测量某一物体的长度，五次测量的结果分别是1.24dm、1.25dm、1.23dm、1.242dm、1.24dm，则该物体的长度（　　） A．1.4424dm B．1.242dm C．2.24dm D．1.24dm D 【解析】A刻度尺分度值为1cm=0.1dm，刻度尺读数需估读至分度值的下一位，则该同学测量结果中1.242dm为错误数据。 则该物体的长度为 故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 典例分析 例3 如图所示： (1)使用刻度尺前，要认清刻度尺的零刻度线、分度值和____； (2)在测物体的长度时，按照图中的方式读数，得出的结果比真实值____（偏大/偏小），铅笔的实际长度应为_______cm。 量程 【解析】（1）使用刻度尺前，为了能正确且合适地测量物体长度，需要认清它的零刻度线，明确测量的起始位置；认清分度值，以便确定测量的精确程度；还要认清量程，即该刻度尺能测量的最大长度范围。 （2）[1]读数时，正确的方法是视线要与尺面末端刻度垂直。但从图中可看到，此时视线并未与尺面末端刻度垂直，而是斜向前方。这样会导致读取的刻度值比实际刻度值更大，所以测量结果比真实值“偏大”。 [2]该刻度尺其分度值为1mm，也就是0.1cm，从图中可知铅笔左端与零刻度线对齐，铅笔右端对应的准确值是3.4cm，再估读到分度值的下一位，即3.40cm，所以铅笔的实际长度应为3.40cm。 偏大 3.40 典例分析 例4 如图：将铁丝紧密的缠绕在铅笔上，共缠了30圈，读出30圈铁丝的宽度________cm，如果测量时缠绕的不紧密将会使测量结果________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 2.70 【解析】[1]30圈铁丝的宽度12.70cm-10.00cm=2.70cm [2]如果测量时缠绕的不紧密，会导致总宽度变大，圈数不变，将会使测量结果偏大。 偏大 知识点2 时间的测量 探索新知 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)、毫秒（ms）等。 （3）单位换算：1h=60min 1min=60s 1s=1000ms 探索新知 实验室常用的计时工具有机械秒表、电子秒表。手机也有秒表计时功能，使用起来非常方便。 机械秒表 电子秒表 手机秒表 探索新知 认识机械秒表 开始/暂停键 复位键 表盘 秒针 分针 大表盘 小表盘 整圈：30s 大格：1s 小格：0.1s 整圈：15min 大格：1min 小格：0.5min 秒针转动2圈，分针转一大格 探索新知 01 调零：使用前若指针未与零刻度线对齐，则根据停表的实际结构按动“复位”按钮进行归零 02 启动：先上好发条，用手握住停表，大拇指按下“开始/停止”按钮，开始计时 03 停止：再次按下“开始/停止”按钮，停表指针停止走动，结束计时 04 读数 探索新知 1.大表盘表示的单位是______，指针转动一周所经历的时间是______，分度值是______. 2.小表盘表示的单位是______，指针转动一周所经历的时间是______，分度值是_________. 3.读数：示数=小盘(min)+大盘(s)； 结果为_____________. 秒 30s 0.1s 分钟 15min 5min12.7s 0.5min 探索新知 学生实验 用秒表测量时间 在细线的一端拴一串钥匙(或橡皮等) ，将其悬挂起来。使钥匙摆动起来，用秒表测量摆动10个来回所需要的时间。多次测量，将实验数据记录在下表中。 实验与记录 实验序号 摆动 10 个来回所需要的时间 /s 摆动 1 个来回所需要的时间 /s ①     ②     ③   探索新知 计时器的发展 日常生活、科学研究等都离不开对时间的测量。古代，人们利用周期性变化的自然现象来测量时间。太阳的东升西落、月亮的盈亏圆缺，给人类计量时间提供了原始标准，逐渐形成了“日”和“月”的概念。 日晷是我国古代的一种计时 工具，它由晷盘和晷针组成。针影随太阳运 转而转动，晷盘上的不同位置表示不同的时 刻。古人还利用物质流动的规律性制成了早 期的计时工具，如滴漏等。 日晷 滴漏 探索新知 1583年，意大利物理学家伽利略发现了 摆振动的等时性原理。以此原理为基础，荷兰物理学家惠更斯于1656年发明了摆钟。 目前世界上最准确的计时工具是原子钟。2019年，中国计量 科学研究院成功研制出铯原子喷泉基准钟，它在5.4×107年内误差不超过1s。 摆钟 铯原子喷泉基准钟 探索新知 北斗卫星导航系统--定位与授时 北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统。它可为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务。该系统由30颗北斗三号卫星、15颗北斗二号卫星以及多颗试验卫星和备份星组成，它的建成使我国成为独立拥有全球卫星导航系统的国家。 北斗卫星导航系统配备了国产高精度星载原子钟，核心部件全部自主可控。北斗卫星导航系统运行稳定，全球范围水平定位精度约1.52m，测速精度优于0.1m/s，授时精度优于20ns。除定位、导航和授时服务外，系统还拥有短报文 通信和国际搜救等多种服务功能。 北斗卫星导航系统以世界一流的技术深刻影 响着人类的生活。它和其他信息技术的结合，让 我们可以随时得知网上购买的商品何时抵达，在 驾驶汽车的同时获取实时交通路况信息，在机场、 车站和港口享受更智能的服务…… 北斗卫星导航系统示意 典例分析 例5 在横线上填上合适的单位或数字：脉搏跳一次的时间约是1________，如图，秒表的读数是________s。   s 337.5 【解析】[1]正常情况下，人的脉搏1min跳动的次数在75次左右，跳动一次的时间接近1s。 [2]由图可知，秒表小盘的分度值是0.5min，指针在5min和6min之间，偏过中线；大盘的分度值是0.1s，指针在37.5s，因此秒表读数为5min37.5s，即337.5s。 课堂小结 课堂小结 长度与时间的测量 长度的测量 单位:m、km、cm等 刻度尺的正确使用 时间的测量 长度的特殊测量方法 单位:s、h、min等 测量工具：机械秒表、钟表、手机秒表等 测量工具：刻度尺 误差与错误的区别：错误可以避免，误差不可以避免，只能减小 秒表的正确读数方法 课堂练习 课堂练习 1．小明同学用同一把刻度尺对同一物体的长度进行了4次测量，结果如下：12.34cm、12.36cm、12.35cm、12.75cm，则刻度尺的分度值和该物体的长度分别是（　　） A．0.1mm、12.35cm B．0.1mm、12.45cm C．1mm、12.35cm D．1mm、12.45cm C 【解析】测量结果中倒数第二位对应的是毫米位，说明该刻度尺的分度值为1mm； 其中12.75cm与其他数据偏差过大，属于错误数据应舍去。将剩余三次有效测量值取平均值，该物体的长度 故选C。 课堂练习 2．选择不同的刻度尺会影响测量结果的精确性。如表所示为小明用甲、乙两种不同的刻度尺测量《物理》课本宽度的结果，分析数据可知，下列说法中，不合理的是（　　） A．能更精确地反映课本宽度的是甲组所测数据 B．甲组测量所选刻度尺的分度值为1cm C．该课本的宽度测量结果是18.44cm D．多次测量的目的是求平均值以减小误差 B 测量次序 1 2 3 甲组/cm 18.42 18.44 18.46 乙组/cm 18.4 18.5 18.4 【解析】AB．测量结果的最后一位是估读值，倒数第二位对应刻度尺的分度值。则甲组数据是由分度值是1mm的刻度尺测得，乙组数据是由分度值是1cm的刻度尺测得，所以甲组数据更精确，故A合理，不符合题意，B不合理，符合题意； CD．多次测量的目的是求平均值以减小误差，甲组三次测量的平均值为 故该课本的宽度测量结果是18.44cm，故CD合理，不符合题意。 故选B。 课堂练习 3．如图甲，小华用木制刻度尺测量物体长度，该刻度尺的分度值为______cm，被测物体的长度是_______cm；若该木制刻度尺受潮膨胀，用这把刻度尺测物体长度，测量结果将偏______。乙图是小强在校运会中参加男子跑步比赛的成绩记录，他比赛的成绩是______s。 【解析】由图甲可知，10cm区间内有10个小格，故刻度尺分度值为1cm；被测物体的长度为59.0cm-10.0cm=49.0cm。木制刻度尺受潮膨胀，分度值变大，则测量结果偏小；由图乙可知，停表小表盘指针在3~4min之间且越过3.5min刻度，大表盘分度值为0.1s，示数为48.7s，比赛成绩为228.7s 1 49.0 小 228.7 课堂练习 4．如图所示，小明用刻度尺测量一本除去封面和封底的“书厚度”。这本书的厚度为_________cm；若想知道该书中一张纸的厚度，小明还需要获取的信息是_________，若在测量过程中书本没有压紧，则纸张厚度测量值将_________（选填“偏大”或“偏小”）。 0.60 【解析】[1]由图可知，刻度尺上1cm之间有10个小格，一个小格代表1mm，即刻度尺的分度值为1mm；书的下侧与0.00cm对齐，上侧与0.60cm对齐，所以书的厚度为0.60cm [2]若想知道这本书中一张纸的厚度，还需要知道书的页数，页数的1/2即纸张的张数，用总厚度除以张数即可求出一张纸的厚度。 [3]若测量过程中书未压紧，纸张之间空隙过大，则测得的纸的厚度会偏大。 书的页数 偏大 课堂练习 5．如图甲所示，为手机的秒表界面。观察表盘可知：大表盘的指针转动一周的时间为_______min，小表盘的分度值为_______min。图乙所示，是小明用秒表测量钥匙摆动时间的装置，为了尽可能准确测量钥匙来回摆动一次的时间，可采取的措施是_________。 1 【解析】[1]由图甲可知，大表盘上最大示数为60，单位是s，大表盘的指针转动一周的时间为60s [2]小表盘上5min之间有5个小格，根据分度值的定义，即相邻两刻度线之间代表的时间，可得小表盘的分度值为1min [3]由于钥匙摆动一次的时间较短，直接测量误差较大，所以为了尽可能准确测量钥匙来回摆动一次的时间，可采取的措施是测量钥匙摆动多次的时间，然后求平均值。 1 测量钥匙摆动多次的时间，求平均值 课堂练习 6．用如图所示的刻度尺不能直接测量单张A4纸厚度，原因是____________________________________________，现用该刻度尺测量200张A4纸叠加的总厚度为______cm，可算出单张A4纸的厚度为____________m。 单张 A4 纸的厚度小于刻度尺的分度值，无法直接准确测量 2.00 1×10-4 【解析】[1]刻度尺的分度值为1mm，单张A4纸厚度远小于1mm，直接测量误差会非常大。 [2]由累积法，刻度尺上，200 张纸的厚度从3.00cm到5.00cm，所以总厚度为5.00cm−3.00cm=2.00cm [3]单张纸的厚度为 课堂练习 7．为了选择合身的衣服，往往需要测量各处长度。 (1)小波采取“化曲为直”的方法用一根绳量取了领口长度，用A、B两把不同的刻度尺测量，选择更精确的刻度尺，读数为_______cm； (2)小波用同一把刻度尺测量同一袖子长度，记录了五个数据：58.84cm、58.83cm、58.8cm、58.84cm、58.82cm，测量结果为________cm； (3)小波查看爸爸的一件衬衫号型为“175/96A”：其中“175”表示适合身高175cm，“A”表示一般体型，“96”表示_______。 A．上臂周长96cm B．肩膀宽96cm C．胸围96cm D．脖子周长96cm 33.75 58.83 C 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 $