初中第1节 长度和时间的测量示范课课件ppt
展开在生产生活和科学研究中,经常要比较距离的远近、时间的长短、温度的高低……人们常常用自己的感觉器官去感知外界的情况。但是,仅凭感觉去判断,不一定正确,更谈不上准确。为了正确认识周围的世界,准确把握事物的特点,人们发明了很多仪器和工具。这些仪器和工具帮助我们进行准确的测量。尺、钟表、温度计、秤等都是我们熟悉的测量仪器或工具。
第1节 长度和时间的测量
长度的单位
(1)物理量长度、时间等可定性或定量描述的属性称为物理量。(2)单位测量物理量的过程实际上是比较的过程,就是将一个待测的物理量与一个公认的标准量进行比较,这个标准量就是单位。
长期以来,世界上不同地区(甚至同一地区的不同年代)选定的测量标准各不相同。如:我国使用尺来做长度单位,美洲国家用英尺来做单位。同一个长度用不同的标准来表示,结果不同,国际间交流不方便。人们逐渐认识到,确定测量标准时,应当选取自然界中比较稳定的世界各国人民都能接受的事物为标准。鉴于这种认识,国际计量组织制定了一套国际统一的单位,叫国际单位制(简称SI)。我国法定单位用国际单位制。
(1)国际单位:长度的单位是米(metre),符号是m。
成年人走两步的距离大约是1.5m
课桌的高度大约是0.75m
(2)长度的常用单位千米(km)、分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)、纳米(nm)等。(3)长度的单位换算
1km=1000m=103m 1dm=0.1m=10-1m 1cm=0.01m=10-2m 1mm=0.001m=10-3m 1μm=0.000001m=10-6m 1nm=0.000000001m=10-9m
(4)长度单位换算技巧数值不变,乘原单位与目标单位之间的进率,将原单位改写为目标单位。可简记为“数不变,单位换,乘进率,进行算”。如图所示: 是把25.68 cm换算为0.2568m的过程。
= 25.68 × 10-2 m
视频讲解—《长度的单位》
下列单位换算中正确的是( )A. 12.56 cm=12.56×10-2 m=0.1256 mB. 12.56 cm=12.56 cm×10-2 m=0.1256mC. 12.56 cm=12.56÷102 =0.1256 mD. 12.56 cm=12.56×10-2 cm=0.1256m
进行单位换算时,注意数字保持不变,然后乘原单位与目标单位之间的进率,最后用科学记数法表示结果。具体过程分析如下:
12.56 cm= 12.56 × 1cm
=12.56×10-2 m
如图所示为某裤子吊牌上的截图;其标注号型是“(L号)175/80A”,数字分别表示人体高度和腰围,则该裤子的身高或腰围的数据合理的是( )A.175mm B.1750mm C.80mm D.800m
AB. 人的身高约175cm,合1750mm,故B符合题意,A不符题意;CD. 裤子的腰围约为身高的一半,80cm=800mm=0.8m,故CD不符合题意。 故选B。
长度的测量
为了准确测量长度,人们设计、制造出了各种测量长度的工具,我们可以根据对测量结果的要求选择不同的测量工具。(1)常用测量工具 测量长度最常用的基本工具是刻度尺。例如,卷尺、直尺、三角尺等。
游标卡尺、螺旋测微器等常用于机械加工的精密测量,而激光测距仪通常用于远距离精确测量。
(2)认识刻度尺的“0”刻度线、测量范围、分度值①零刻度线:刻度尺的起始刻度线。②测量范围(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。不同的刻度尺测量范围与分度值可能不同。
(3)刻度尺的选择我们可以根据测量的要求选择不同的测量工具。例如,如果我们要测量家里门窗的长度或宽度,就可以选用卷尺来测量;如果要精确测量螺母的尺寸,就可以选用精确度比较高的测量工具进行测量,如游标卡尺等。测人的身高,准确到cm就可以了,可选用分度值是1cm的卷尺或皮尺,而没有必要选用分度值是1mm的刻度尺,并且刻度尺的量程应大于人的身高。
(1)使用前做到三看一看零刻度线:看刻度尺的零刻度线是否磨损。如已磨损则应重选一个未磨损的刻度线作为测量的起点。二看量程:测量长度时要求一次测量出物体的长度,如果测量范围小于物体的实际长度,则肯定要移动刻度尺测量若干次,这样会使测量的结果与物体的长度产生较大的偏差。三看分度值:如图所示,分度值反映了刻度尺的精确程度。
使用不同分度值的刻度尺进行测量,所达到的精确程度不同。
(2)使用时做到五会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”:刻度尺要放正,即刻度尺与被测长度平行,而且要使刻度尺有刻度的一侧紧贴被测物体,零刻度线磨损的,应另选某一刻度线为“零点”,与被测物体长度起始端对齐,读数时应注意要减去“零点”的数值。
物体的长度为6.20cm-4.00cm=2.20cm
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)。如图所示,读出刻度尺上的精确值后,还要再估读到刻度尺分度值的下一位,其读数应为10.41 cm。其中10.4 cm为精确值,0.01 cm(或0.02 cm)为估读值,不能读为10.4cm或10.410 cm。
读数时,如果物体的长度恰好对准整数刻度线,应该用0补上。图中铅笔长度应该记录为52.0mm 或 5.20cm。如果记录为52mm或5.2cm,就是错误的。因为没有估读值,体现不出刻度尺的分度值是多少。
如图所示,如果物体的长度恰好对准大刻度线上(cm),此时应该特别注意,记录结果有两个0。图中物体的长度记为6.00cm,其中6.0cm是准确值,最后面的0是估读值。
测量值为5.20cm
测量值为6.00cm
⑤会“记”:记录的测量结果应由精数值、估读数值和单位组成。
测量值=准确数值+估读数值+单位
测量物理课本和作业本的长度和宽度,将测量结果记入下表。
3. 实验:用刻度尺测量长度
视频演示—《用刻度尺测量长度》
4. 小资料:一些长度或距离
生活中,我们常常采用一些粗略的方法来测量长度。人体的哪些部位可以作为“尺”用来估测长度?
“一柞”(约15cm)、“一步”(约60cm)、“一庹”(约1.6m,成人两臂左右平伸时两手之间的距离)。可以利用这些“尺”估测长度。
(1)利用人体的“尺”估测长度
①普通高中生的身高约为160cm.②一层楼高度约为3m.③一只新铅笔的长度约为18cm.④铅笔芯的直径约为1mm.⑤乒乓球的直径约为4cm.⑥黑板的长度约为2.5m.⑦课桌高约为0.7m.⑧篮球直径约为24cm.……
(2)一些常见物体的长度
(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。
6. 长度测量的特殊方法
(2)辅助法 对于用刻度尺无法直接测出的物体长度,可用三角板等进行辅助测量,实质就是将被测长度平移至刻度尺上再进行测量。例如测量圆柱体的直径、圆锥体的高、硬币的直径、乒乓球的直径等。
乒乓球直径约4.02cm
纪念币的直径约为1.06cm
(3)化曲为直法 用不可伸长的细棉线和要测量的曲线重合,在起点和终点做好记号,拉直后用刻度尺测量出两标记之间的距离,有比例尺的利用比例尺可计算出实际长度。测量圆柱体的周长、地图上铁路长度等可以用化曲为直法。
例如,用地图测出武汉与广州两地间铁路线长度的方法:用棉线AB与地图上两地间铁路线完全重合,测出棉线AB的长度,根据地图的比例尺即可求出铁路线的长度s.
s= sAB×n(n比例尺)
(4)化直为曲法 用已知周长的滚轮在待测的较长的直线或曲线上滚动,记下滚动的圈数,则被测线的长度等于圈数乘以滚轮周长。例如,测量操场的长度,汽车、火车的里程表。如图中测出轮子的周长L,再让轮子沿操场滚一周,记录车轮滚动的圈数n,则操场周长为nL。
(5)化暗为明法有些待测长度不是明显地露在外面,而是隐含在物体的内部,刻度尺不能直接测量,可以选择大小合适的钢针插入孔内,在管口处给钢针做上记号,然后再测出钢针尖端到记号处的长度即可。测量玻璃管的内径,工件的裂缝深度等,如图所示。
视频讲解—《长度测量的特殊方法》
小明用刻度尺和三角板按如图测一枚纽扣的直径和金属丝的直径,该刻度尺的分度值是_____mm,纽扣的直径是_______ cm;绕在铅笔上23圈的金属丝的总长度为_______cm,直径是________mm。
估测物理量的大小是学好物理的基本技能之一,下列物体的长度接近20cm的是( )A.乒乓球的直径B.一根头发的直径C.一支新铅笔的长度D.物理课本的厚度
A.乒乓球的直径约4cm,故A不符合题意;B.一根头发的直径约80µm,故B不符合题意;C.一支新铅笔的长度约18cm,接近20cm,故C符合题意;D.物理课本的厚度约1cm,故D不符合题意。 故选C。
时间的测量
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)。
(1)国际单位制中: 时间的基本单位是秒(secnd),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。你还知道有哪些测量时间的方法?
(2)现代生活中测量时间的工具在现代生活中,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。
原子钟是一种计时装置,精度可以达到每2000万年误差才1秒,它最初本是由物理学家创造出来用于探索宇宙本质的;后来应用于全球的导航系统上。
你想过吗?有朝一日,遨游太阳系可能会像搭乘公共汽车上班一样容易——自动驾驶宇宙飞船运送宇航员穿越深空,类似GPS的定位系统将引导游客在其他行星和卫星表面穿越各种地形。但要实现这些充满未来感的导航计划,航天器和卫星需要配备计时精度极高的时钟,这就是美国国家航空航天局的深空原子钟。
视频欣赏——《时间的测量》
(1)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。
(2)机械秒表的读数示数=小盘读数(min)+大盘读数(s)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。
视频讲解——《用停表测量时间》
(3)实验: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。
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。
如图所示,秒表的读数为_______ s。
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
下列数据中最接近生活实际的是( )A.人眨眼一次的时间约5sB.正常人脉搏每秒跳动70次C.一根头发丝的直径约为6×10-5mD.拇指指甲的宽度约为15cm
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。
误 差
做一做 甲、乙两位同学用分度值不同的刻度尺测量同一个物体的长度,请你记录测量结果并进行比较。
想一想:甲、乙两个测量值哪一次精确度高?为什么有差别?是否都是正确的?你能测量出物体的真实长度吗?
甲、乙两个测量值中乙的精确到高,因为乙刻度尺的分度值小。甲的精确度尽管没有乙的高,但是测量值也是正确的。物体有一个真实长度,但测量不出来,测量值和长度的真实值总是有差别。
1. 误差的概念测量值和真实值之间总会有差别,这就是误差。2. 误差的产生 (1)跟测量工具的精密度有关; (2)跟测量的人读取的估计值不同有关;(3)环境变化对器材的影响。3. 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。
4. 误差与错误误差不是错误。误差是客观存在的,不能避免;而错误可以避免。 (1)错误产生的原因:测量者不遵守使用规则;测量方法不正确;读数时错误;没有估读。(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。
例如,用停表计时,误差主要来源:(1)操作时,手按按钮有超前或滞后的情况。(2)长时间测量时,机械停表会有仪器误差,实验前可以用高精度计时仪器,如数字毫秒计等对停表进行校准。(3)当被测对象为运动物体时,判断物体的位置时有误差。
视频讲解——《误差》
如图为小组同学学习长度测量后讨论交流的情景,下列关于误差的说法正确的是( ) A.估读可以减小误差,整刻度时不需要估读B.用皮尺测量时不能拽太紧,否则会使测量结果偏大C.测铅笔长度时通过多次测量求平均值的方法可以减小误差D.测量时多估读几位数可以减小误差
A.估读不可以减小误差,整刻度时不需要估读这种说法也错误,因为任何刻度尺的刻度线都存在一定宽度,恰好对着刻度线也是估计的,只不过估计值是零,故A错误;B.用皮尺测量时如果拉紧皮尺时,皮尺相邻两根刻度线之间的长度会变大,因此读数会比真实值偏小,故B错误;C.多次测量求平均值是减小误差的方法之一,故C正确;
D.测量时,应估读到分度值的下一位,多估读几位没有意义,故D错误。
①国际单位:m. 其他单位:km、dm、cm、mm、μm、nm.②换算关系:1 km=1 000 m 1 m=10 dm=102 cm=103 mm=106μm=109nm ①使用刻度尺前“三看”:看量程、看分度值、看零刻度.②使用刻度尺时“五会”:会选、会放、会看、会读、会记.③测量结果:包括数值(准确值和一位估计值)、单位.④长度测量的特殊方法:累积法、辅助法、化曲为直法、化暗为明法等. ①国际单位:s. 其他单位:h、min②换算关系: 1 h=60 min 1 min=60 s ③机械秒表测量时间:示数=小盘读数(min)+大盘读数(s)①概念:测量值和真实值之间总会有差别,这就是误差.②产生:测量工具、测量者、环境因素.③减小:多次测量取平均值、使用精密的测量工具、改进测量方法.
练习与应用
1. 请测量自己的身高和脚长,算一算你的身高是脚长的几倍。
人的身高和脚长存在一定的倍数关系,人的脚越长,身高越高。在通常情况下,人站立时身高大约是脚长的7倍。
2. 如何测量硬币的直径和周长?你能想出多少种方法?请写出两种。
(1)硬币的直径可用平移法测量(如图所示);(2)硬币的周长可化曲为直法测量:①用一条弹性不大的细线在硬币上绕一周,在起点和终点重合处作一个记号,将细线展开并拉直,用刻度尺测出细线的长度,也就是硬币的周长.②让硬币在纸上沿直线滚一圈,记下起点和终点,用刻度尺量出两点之间线段长度就是硬币周长。
3.“一年之计在于春,一日之计在于晨”,其中“一年”等于多少小时?“一日”等于多少秒?
一年有365天,一天有24小时,一小时有3600秒,所以一年=24小时×365=8760小时一日=3600秒×24=86400秒
4.在一条细长绳的一端系一个小铁块,就做成了一个摆。当摆动角度很小时,小铁块摆动一个来回所用的时间(摆的周期)是一定的。如何准确测量摆的周期?写出你的方法。请你尝试制作一个周期为1s的摆,并测量小铁块的中心到悬挂点的总长度。
如果只测量单摆摆动1次所用的时间,误差太大;为减小误差,可以测出摆动n次(例如20次)的时间t,则摆一次的时间为 t/n。实验时,使用一根不可伸长的细线系住一颗小螺丝帽,拉离平衡位置,让其自由摆动,调整细线的长度,用秒表测出摆一个周期的时间近似是1s,即得到一个“秒摆”,利用刻度尺测得它的细线长约是0.25m。
5.某同学用刻度尺测量一支铅笔的长度,如图所示。请指出他的测量有哪些错误。如果改正了这些错误,是不是就没有误差了?为什么?
测量的错误有:视线没有与刻度尺垂直;铅笔的左端没有与刻度尺的零刻度线对齐。如果改正了这些错误,误差仍然存在;因为误差是客观存在的,不能避免。
1. 2024年初中体育测试选考项目为足球、篮球、排球、乒乓球、羽毛球、网球、游泳,考生从7个项目中自选一个,许多同学会选择球类项目进行测试,下列球类中直径最接近40mm的是( ) A.篮球B.足球 C.排球D.乒乓球
根据生活经验可知,足球、篮球、排球的直径比人的手掌大一些,大约30cm;而乒乓球的直径在4cm左右,最近接40mm,故D符合题意,ABC不符合题意。
2. 如图是用刻度尺测长度的实验,所记录的测量结果正确的是( )A.5.7cm B.5.65cmC.3.65cm D.3.6cm
图中的刻度尺的分度值为0.1cm,从图中直接读数为5.65cm,因为不是用零刻度线对准被测物体,故物体的长度5.65cm-2.00cm=3.65cm故ABD不符合题意,C符合题意。
3. 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
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。
4. 如图所示,用A、B两刻度尺测同一木块的边长,就分度值而言,____刻度尺精密些;就使用方法而言,____ 刻度尺正确,就该尺读数,物体的长度为________ cm;如图所示,秒表的读数为_______s。
由图得,A的分度值为0.1cm,B的分度值为0.2cm,则A刻度尺精密些。A刻度尺有刻度的一面与物体紧贴,而B刻度尺有刻度的一面没有与物体紧贴,则A刻度尺使用正确。物体左端在0.00cm位置,右端在2.20cm位置,则物体的长度为2.20cm。秒表小表盘的分度值为0.5min,指针在1~2之间,偏向2位置,读作1min;大表盘的分度值为0.1s,示数为39.8s,则秒表的读数为1min+39.8s=99.8s
5.如图中测量物体长度的做法错误的是( )
A.测量物体长度时,读数时视线应垂直于刻度尺。故A正确;B.图中是用累积法测铜丝直径,能够减小误差。故B正确;C.利用三角尺测量硬币的直径,两个三角尺与刻度尺的刻线对齐,两刻度差就是硬币的直径。故C正确;D.乒乓球的下端没有对齐0刻线,不能测乒乓球的直径。故D错误。
6. 如图所示:(1)在测物体的长度时,两种方式中正确的是_____ 图,铅笔的长度应为_________。(2)用刻度尺测物理课本的长度需要多次测量,多次测量的目的是_________________。若用毫米刻度尺测量四次,读数分别为25.98cm、26.02cm、26.03cm、26.03cm,其中错误的数据是________,该物理课本的长度应为________。
(3)有一把刻度尺是用金属材料做的,这种金属材料受温度变化很明显,那么在严冬季节用它测量物体的长度时,其测量结果将_______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
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