师:同学们好。今天我们一起来学习物体的尺度及其测量。在学习新课之前,我们先来看一下本节课的学习目标:了解国际单位制中长度的单位;学会选用适当的工具测量长度;认识测量存在误差以及掌握减小误差的方法;学会正确测量体积。
无论是浩瀚的星体、奔腾的江河,还是微小的原子分子,都占据一定的空间,有一定的尺度。大家清楚以下这些物体的尺度吗?老师相信有些同学清楚,有些同学可能不太了解。下面请同学们阅读课本,了解物体的尺度。
从课本中我们了解到,仙女座星系是离我们最近的漩涡星系,它的直径约为16万光年,距离我们约为220万光年。长江的长度约为6300千米。珠穆朗玛峰的海拔高度约为8844.43米。分子原子的直径约为10?1?米。人眼可辨别出的沙粒、头发等微小物体的直径约为10??米。从书中我们知道不同物体有不同尺度,不过这并非世界尽头,只是目前人类所能观测到的。
好的,请同学们利用刚学的知识,将老师展示的这些物质按照从小到大的顺序排列。同学们,排好了吗?最小的是电子,其次是原子核、原子分子、生物体、地球、太阳系、银河系。同学们,你们排列的和老师一样吗?从刚才图片中的数字,实际上就是我们生活中常说的长度,长度的符号一般用l表示。在国际单位制中,长度的单位是米。那在生活中还有哪些常用的长度单位呢,同学们清楚吗?对,有千米、分米、厘米、毫米、微米、纳米,还有刚从书本上学到的光年,光年也是长度单位,是光在一年中的行程,约为9.46×101?米。有的同学可能好奇,一米到底是多长呢?请同学们阅读书本科学窗,了解一下米的规定。
相信同学们看完科学窗,了解了米的规定,但可能还是感觉不太真切。那我们借助身边物体感受一下。人手臂展开,从一侧手指到另一侧肩膀的距离约为一米。人的拳头宽度约为1分米,一个指甲的宽度约为1厘米。现在同学们清楚了吗?书本中我们还了解到千米、分米等单位之间的进率和换算关系。这些换算关系看起来复杂,记忆有难度。今天老师教大家一个简单的楼梯法来记忆。
千米是生活中常用的较大单位,我们把它放在楼梯顶端,下面依次是米、毫米、微米、纳米,每下一个阶梯乘以进率103。眼尖的同学可能看到另一侧还有个楼梯,分为米、分米、厘米、毫米。这是因为米和毫米之间是人类生产生活接触最多的尺度范围,所以细分出分米、厘米,它们之间的进率是10,每下一个阶梯乘以10。有同学问,大单位到小单位乘以进率,小单位到大单位是不是就除以进率?好,下面我们利用刚学的知识进行单位换算,加深理解。换算时要注意先换后算,不改变数字,利用等量代换将单位换算成需要的单位后再运算。就以新冠病毒分子的直径为例,一个新冠病毒分子的直径约为12×10??米,换算时,先把12×10??照抄下来,米到纳米是大单位到小单位,乘以进率10?,然后用科学计数法表示,注意把米改写成纳米,最后结果是120纳米。学会了吗?下面通过两道题目巩固练习一下。
同学们,写好了吗?咱们一起来看。首先是厘米换算成米,小单位到大单位,结果是15.06×10?2米,用小数表示是0.1506米。下面是微米换算成厘米,是234×10??厘米,用小数表示是0.0234厘米。同学们,你们写对了吗?刚才讲的很多数字实际上都是测量出来的,为什么要测量呢?有同学可能疑问,直接说不行吗?请同学们注意观察帽檐的宽度和帽子的高度,哪个更长?相信同学们心中有答案,觉得肯定是帽子的高度长。那真的是这样吗?同学们请看,我们看到了什么?帽子的高度和帽檐的宽度是一样的。这说明我们人类的感觉不可靠,要想得到精确结果,需要通过仪器测量。
下面请同学们阅读课本,了解生活中长度测量的工具有哪些。从课本中我们了解到,测量长度的基本工具是刻度尺,除了刻度尺,还有卷尺、三角尺、游标卡尺、螺旋测微仪等。今天我们以刻度尺为例,学习科学准确的测量方法。拿到刻度尺,首先要会认,使用前要认清刻度尺的单位、零刻度线、量程和分度值。在PPT中,老师把零刻度线、量程、单位以及分度值都标注出来了,同学们请看。讲量程时,以这个刻度尺为例,准确的应该说它的量程是0 - 8厘米,而不是8厘米。什么是分度值呢?就是两个刻度线之间的长度。会认之后,要根据需求选择。选择时,不是分度值越大越好,也不是越小越好,而是要根据实际需求。同学们,请看下列物体,该如何选择合适的测量工具?
同学们,选好了吗?要测教科书的宽度,选择厘米刻度尺即可。要测头发丝的直径,需要选择螺旋测微仪。要测一间教室的长度,刻度尺不行,要选择卷尺。选好后,就可以测量了。测量时,刻度尺的放置有要求。首先刻度尺要放正,不能倾斜,有刻度的一边要紧靠被测物体,与所测长度平行。老师给大家展示几种情形,第一幅图0刻度线没有对准被测物一端;第二个图刻度尺倾斜了;第三个图有刻度的一边没有紧贴被测物体;正确的做法是第四个图,同学们学会了吗?放好之后,读数时对视线也有要求,视线要与刻度尺面垂直。注意,左边的看法是正确的,右边倾斜的看法是错误的。
看完之后就要读数了。读数时要注意估计到分度值的下一位,会读还要会记,要记录数值和单位,其中数值包括准确值和估计值。准确值由分度值决定,估计值有且仅有一位。以这个刻度尺为例,我们可以看到物体的准确值有34个小格,乘以分度值1毫米,所以是34毫米。估计值看两个刻度线之间部分,根据位置估计,这里估计是0.6毫米,所以测量值就是34毫米 + 0.6毫米 = 34.6毫米,同学们学会了吗?我们通过两个小题目来看一看,第一个它的分度值是多少?对,1毫米。第二个是1厘米。所以第一个读数可以看到准确值是27个小格,乘以1毫米是27毫米,估计值是0.8毫米,所以长度就是27.8毫米,也就是2.78厘米。第二个分度值是1厘米,所以准确值是2厘米,估计值是0.7厘米,所以长度是2.7厘米。从这两个小题可以看出,分度值越小,读数结果越精确。是不是啊,同学们?下面咱们通过一个视频,再次学习如何科学测量。
