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长度和时间的测量
第一章物体的运动
第1节长度和时间的测量
长度测量
思考讨论:
图1.1-1
1、通过眼睛观察图1.1-1比较:
左图中AB和CD哪个比较长?
右图中中心的两个小球哪个比较大?
2、用尺子量一下,看看观察的结论是否正确。
在生活、生产和科学研究中,经常要比较距离的远近、时间的长短、温度的高低……人们常常用自己的眼睛、耳朵、鼻子等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。
为了正确地认识周围的世界,准确地把握事物的特点,人们发明了许多仪器和工具。
这些仪器和工具帮助我们进行准确的测量。
尺、钟表、温度计等,都是我们熟悉的测量仪器或工具。
长度的单位
思考讨论:
1、测量一下你大拇指的宽度,应该选哪个长度单位最适合?
2、用哪个长度单位来表示克拉玛依到乌鲁木齐之间的距离?
测量任何物理量都必须首先规定它的单位。
长度的基本单位是我们在小学已经学过的米(matre)。
物理量的单位都有国际通用的符号,国际单位制中,米的符号是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。
比米大的单位有千米(km),比米小的单位有分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)、纳米(nm)等。
它们同米的关系是:
1千米(km)=1000米(m)=103米(m)
1分米(dm)=0.1米(m)=10-1米(m)
1厘米(cm)=0.01米(m)=10-2米(m)
1毫米(mm)=0.001米(m)=10-3米(m)
1微米(μm)=0.000001米(m)=10-6米(m)
1纳米(nm)=0.000000001米(m)=10-9米(m)
SI制计量系统的基本单位
物理量
单位
符号
长度
米
m
质量
千克
kg
时间
秒
s
电流
安培
A
温度
开尔文
K
发光强度
坎德拉
cd
物质的量
摩尔
mol
信息快递:
国际的单位制
长度的单位有很多,如:
我国原来用寸、尺、丈来计量长度;英美等国用英寸、英尺、英里来计量长度。
现在科学家们统一采用一种以米制系统为基础的国际计量单位系统,简称SI制计量系统(InternationalSystemofUnits)。
有了SI制这一国际统一的标准计量系统,科学家们就能准确地比较他们的研究数据,并方便地相互交流他们的研究成果。
生活中,有很多的测量工具,如图1.1-2所示,测量不同的物体就要选择不同的工具。
活动1:
1、用眼睛估测一下物理书的长和宽并记录结果:
长__________cm,宽__________cm
2、自己选择学生刻度尺测量物理书的长和宽并记录结果:
长____________cm,宽_________cm
3、选择皮卷尺测量,并记录结果:
长____________cm,宽_________cm
思考讨论:
(1)观察学生用直尺、米尺、钢卷尺、皮卷尺的刻度有什么不同?
(2)和其他同学对照下,自己的测量结果有什么不同?
(3)测量时应该注意什么?
怎么测量更准确?
刻度尺上最小格所代表的被测尺寸的数值叫做分度值(divisionvalue),刻度尺能测量的最大值叫做量程(range)。
在选择工具时要根据对象来选取测量在量程内的,根据要求来选择合适的分度值,以便得到最准确的结果。
测量时应该注意下面问题:
1、测量工具的零刻度线在哪里?
若零刻度磨损,该怎样准确的测量?
2、它的量程是多少?
是否适合测量被测物?
3、它的分度值是多少?
是否适合测量被测物?
例如,安装窗户上的玻璃时,需要测量玻璃的尺寸,在量程满足需求的情况下,我们一般要选择最小刻度为毫米的刻度尺;而要安装窗帘,需要依据窗户尺寸设计窗帘大小,选择分度值为厘米的刻度尺一般就可以满足要求。
要想准确测量长度,不仅要选择恰当的测量工具,还必须掌握正确的测量方法和读数方法,如图1.1-4所示。
活动2:
选取合适的工具进行下列测量并记录结果:
测量对象
选取工具
读数
长(身高)
宽(直径/腰围)
铅笔
课桌
人
教室
思考讨论:
测量铅笔长度时,用那个工具测量最准确?
测铅笔周长时用哪个工具测量更准确?
测量结果一般都用有效数字表示,记录时还必须注明单位。
例如,图1.1-4中铅笔的长度的测量结果可记为87.5mm,数据中8、和7是从刻度尺上准确读出来的,而5是估计出的。
像这样由准确数字和一位估计数字组成的数字,叫做有效数字(significantdigit)。
科学计数法
有时测量结果也记为8.7510-2m,这种标记方法称为科学计数法。
用科学计数法标记测量结果不改变有效数字。
相对误差
有时,测量值和真实值之差称作绝对误差;测量值和真实值之差与真实值的比值叫做相对误差,它一般用百分数表示。
测量物体时,测量值与真实值之间的差异,叫做误差(inaccuracy)。
误差是不可避免的,但是我们可以想办法减小误差。
例如,在确定的测量条件下,对同一物理量进行多次测量,并且用它的平均值作为该物理量的测量结果,能够比较好地减少误差;当然,我们也有可能通过选用分度值较小的刻度尺来测量以减小误差。
误差不是错误。
错误是由于不遵守测量仪器的使
用规则,或读取、记录测量结果时粗心等原因造成的,是不该发生的,是能消除的。
开动脑筋:
怎么测量一张纸的厚度,一根铜丝的直径呢?
附录1:
附录2:
时间的测量
在生活中测量时间的主要工具就是钟表,国际单位制中时间的单位是秒(s),生活中常用单位还有分(min),时(h)。
1min=60s
1h=60min=3600s
在物理实验室里常用机械秒表来测量时间。
活动3:
学会使用秒表
取一块机械秒表,对照说明书观察:
1、大表盘指针转动一周所经历的时间是_________,大表盘的分度值是________。
2、小表盘指针转动一周所经历的时间是_________,小表盘的分度值是________。
3、按动秒表上的按钮,使之启动、暂停和归零。
4、静静的坐在椅子上,测出脉搏十次跳动所用的时间,并将数据记录在自己设计的表格中。
这样,在你没有手表等计时装置时,就可以利用自己的脉搏来估测时间。
实验室里还有很多仪器可以记录时间,如:
打点计时器靠打点来记录时间,频闪照相机靠闪光记录时间,这些仪器在以后会给大家介绍。
拓展阅读:
长度的特殊测量
长度测量是最基本的测量。
一般情况下,可以用测量工具刻度尺直接测量。
如果受到某些条件的限制,不能或不易用测量工具直接测量,那么只能用间接测量。
间接测量长度的方法通常有以下几种:
1、累积法
又叫测多算少法,通过积少成多的办法进行测量,再通过求平均来求得,这种方法还可以减小误差。
可用于测纸的厚度和细金属线的直径。
如要测某一课本中每张纸的厚度,可取若干张纸(纸的张数要适量),压紧后,用最小刻度为毫米的刻度尺量出其总厚度,然后将总厚度除以纸的张数,所得的商即是每张纸的厚度。
又如,要测细金属丝的直径,我们只要找一支圆铅笔(或粗细适当的圆柱体),将金属丝在铅笔上依次密绕适当的圈数,用有毫米刻度的刻度尺量出这个线圈的长度,再将线圈长除以圈数,所得的商就是金属丝的直径。
二、化曲为直法
也称棉线法。
比较短的曲线,可以用一根弹性不大或没有弹性的柔软棉线替代曲线来测量。
方法是把棉线的起点放在曲线的一端点处,让它顺着曲线弯曲,标出曲线另一端点在棉线处的记号作为终点,然后把棉线拉直,用刻度尺量出棉线起点至终点间的距离,即为曲线长度。
例如,测地图上某两城市铁路线的长度,取一段没有弹性的棉线,将它与所示图形完全重合,记下起点和终点位置,然后将棉线拉直后用刻度尺测出两点之间的距离,这一距离即为所示曲线的长度。
显然,利用此方法还可测出地图上任意两地铁路线之间的图上距离,结合地图上的比例尺,利用公式“实际距离=图上距离/比例尺”便可算出两地之间的实际距离。
三、滚轮法
比较长的曲线,可用一轮子,先测出其直径,后求出其周长,再将轮沿曲线滚动,记下滚动的圈数,最后将轮的周长与轮滚动的圈数相乘,所得的积就是曲线的长度。
例如,要测运动场上跑道的长,可用已知周长的滚轮在长跑道上滚动,由滚动的圈数×滚轮的周长,就可算出跑道的长度。
四、平移法
这种测量方法也叫“卡测法”。
卡测法对于部分形状规则的物体,某些长度端点位置模糊,或不易长度的特殊测量,如圆柱体、乒乓球的直径,圆锥体的高等,需要借助于三角板或桌面将待测物体卡住,把不可直接测量的长度转移到刻度尺上,从而直接测出该长度。
例如,用直角三角板和刻度尺测球体的直径、圆锥体的高、硬币的直径、圆柱体的直径等都用这种方法。
五、比例法
根据相似三角形的对应线段成比例,利用已知的长度长,求出未知的长度长。
例如,用竹子、刻度尺,在晴天测量一幢楼房的高度,就是利用竹子的长与楼房的高的比等于他们的影子的长度之比;飞机、轮船利用俯角和仰角以及一些已知的距离可求出未知距离的长度。
六、大拇指测距法
"大拇指测距法"是根据直角三角函数来测量的假设距离我们N米有一目标物,测量我们到目标物的距离:
1、水平端起我们的右手臂,右手握拳并立起大拇指
2、用右眼(左眼闭)将大拇指的左边与目标物重叠在一条直线上;
3、右手臂和大拇指不动,闭上右眼,再用左眼观测大拇指左边,会发现这个边线离开目标物右边一段距离;
4、估算这段距离(这个也可以测量),将这个距离×10,得数就是我们距离目标物的约略距离
自我诊断:
1、如图所示,某同学测量一片完整树叶的长度,读数为________cm.
2、图3.2-6所示的秒表的读数为s。
3、在下列数据后填上合适的单位:
(1)小民的身高为17.2_____;
(2)教室的长度8____;
(3)课桌高120_____;(4)物理书本宽170_____.
4、小兰是初三的学生,下列关于她的相关数据不符合实际的是( )
A.用磅秤称她的质量是40kg
B.她跑800m长跑成绩为1min
C.1分钟跳绳跳了120次
D.2kg的实心球掷出了6.5m
第1节复习
1、总结测量长度工具的使用方法。
2、如何选择测量工具才能让测量更加准确?
3、如何减小误差?
4、误差和错误的区别是什么?
自我诊断:
1、用最小刻度值是0.1毫米的尺子去测量某钢丝的直径,下面是几个同学的记录,其中有效数字错误的是
A.0.52毫米B.0.53毫米
C.0.518毫米D.0.052厘米
2、某同学以铅笔长为单位长,测得一桌子的长度为单位长的5.6倍,则桌子的长应记作__________,其中准确值为_________,估计值为__________。
3、某同学为了测出细铜丝的直径,先将细铜丝在铅笔上紧密排绕50圈,然后用毫米刻度尺测得铜线圈的总长度为70.5毫米,则细铜丝直径为_________。
4、 某同学四次测量同一物体的长度,测量结果分别为36.2毫米、36.3毫米、36.1毫米36.3毫米。
则他的测量结果应写为
A.36.2毫米B.36.22毫米
C.36.225毫米D.36.3毫米
作业:
1.用刻度尺测得某物体的长度为1.700米,则所用刻度尺的最小刻度是[]
A.米 B.分米 C.厘米 D.毫米
2.“万里长城”是中华民族的骄傲,它的全长是[]
A.6.7×104米 B.6.7×105米
C.6.7×106米
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