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《走进实验室：学习科学探究》知识全解
1. 认识测量是实验探究的重要环节。
2. 知道科学探究的一般步骤，了解安排这些步骤的原因。
3. 观察一些典型的物理现象，认识观察的科学方法。
4. 通过观察常用的实验仪器，知道测量工具对探究式学习的重要性。
本节在中考中几乎不会涉及，但有时也会考察科学探究的要素，或几位重要物理学家的史料，与后面的知识相联系，因此学习本节应当以轻松愉快心情去阅读，体会其中的乐趣。
考查题型多为选择题和填空题等客观题。
1.生活中的物理现象，如雨后彩虹、电闪雷鸣、空谷回声等等。
2.牛顿、伽利略、阿基米德等一些科学家的故事。
第2节测量:实验探究的基础第1课时长度及其测量误差教材分析一、课标分析会选用适当的工具测量长度,会根据生活经验估测长度。
二、内容和地位分析本课时讲述了长度的测量、长度的单位、刻度尺的正确使用和误差,通过对本课时内容的学习,学生知道物理学中要对有关现象做定量研究就需要进行测量。
所以,让学生了解一些测量的初步知识,掌握一些测量的基本方法,是学生学习物理所必需的。
学情分析本课时学生学习刻度尺的使用是重要内容,在以前小学科学课程中,学生应该学习过类似内容,而在生活中,学生也一定会用到刻度尺测量长度,但是初中内容对于刻度尺的使用过程以及读数方法更加规范。
教学目标1.使学生了解统一计量标准的意义,熟悉长度的基本单位,以及与其他单位的换算;学习使用刻度尺,了解零刻度线、分度值、量程等概念;了解误差,练习多次测量求平均值减小误差的方法;学习记录、分析、表达数据和结果。
2.通过一些实例练习测量长度的方法,训练使用测量工具的规范操作;通过测量活动,从中体会、练习灵活运用知识的方法和技巧,培养学生灵活运用知识的能力和创造性思维。
3.通过规范学生的操作行为,培养学生严肃认真、实事求是的科学态度。
核心素养通过探究活动,体验物理是一门实验科学,需要具备严谨的学习态度。
培养学生动手、动脑的好习惯,体验成功的快乐。
重点难点重点:长度的测量方法。
难点:理解长度测量的基础性。
教学过程教学环节教学内容学生活动教学意图环节一:导入新课同学们,通过上节课的学习和你已有的生活经验,你都知道哪些量需要测量?需要什么测量工具?测量是科学实验的重要环节,通过测量我们不仅可以学习物理知识、实验技能和方法,同时也能培养我们实事求是的科学态度和良好的动手习惯。
其中,长度测量是我们最熟悉的。
学生讨论并回答相关问题。
从问题引入,引发学生思考。
环节二:长度的测量常用的长度单位有哪些呢?教师补充完善:还有微米(μm)、纳米(nm),并介绍各单位间的换算关系。
走进实验室【学习目标】1．认识时间和长度的测量工具及国际单位；2. 会正确使用相关测量工具进行测量，并正确记录测量结果；3．知道测量长度的几种特殊方法；4. 知道误差与错误的区别。
【要点梳理】要点一、科学探究1、观察是科学发现的重要环节科学发现往往源于用心的观察与研究，只有具备有准备的头脑，科学发现才有可能降临。
在很多情况下，观察会受到环境与心理等各种因素的影响，单凭我们的感官进行观察还不能对事物做出可靠的判断，因此经常要借助于一些仪器和工具来帮助我们做出准确的判断。
更多情况下，科学观察是通过精密计划或研究后进行的。
科学研究中，人们在观察到一些现象后，往往不满足于停留在只进行观察上，而更想知道这些现象是否会反复出现，以及其中的道理。
为此，人们需要进行反复观察和精确测量，并进一步设计各种实验，从中总结出普遍的规律。
2、科学探究的工具仪器是科学探究的重要工具，测量是物理实验的重要内容，下面介绍几种常见的测量仪器。
3、科学探究的环节科学的核心是探究，科学探究是科学学习的重要方式。
科学探究源自问题的发现，经历的过程是：提出问题—猜想与假设—设计实验、制定计划—交流与合作—进行试验、收集证据—评估—分析论证。
要点二、长度的测量人的直觉并不可靠，要得到准确的长度需要用工具进行测量。
要点诠释：1．长度的单位及其换算关系①国际单位：米常用单位：千米、分米、厘米、毫米、微米、纳米②单位符号及换算千米(km) 米(m) 分米(dm) 厘米(cm) 毫米(mm) 微米(μm) 纳米(nm)1km=1000m=103m 1m=10dm=100cm=1000mm=103mm1mm=103μm 1μm =1000nm=103nm2．测量工具：①刻度尺(最常用)；②精密仪器：游标卡尺，激光测距仪。
3．【：《长度、时间及其测量》】刻度尺的正确使用①看：看清刻度尺零刻度线是否磨损；看清测量范围(量程)；看清分度值(决定了测量的精确程度)。
②选：根据测量要求选择适当分度值和量程的刻度尺；③放：刻度尺的刻度线紧靠被测长度且与被测长度平行，刻度尺的零刻度线或某一整数刻度线与被测长度起始端对齐；④读：读数时视线要正对刻度尺且与尺面垂直；要估读到分度值的下一位；⑤记：记录结果应包括数字和单位，一个正确的测量结果包括三部分，准确值、估计值和单位。
要点三、测量长度的几种特殊方法对于无法直接测量的长度，需要采用特殊方法。
要点诠释：1．化曲为直法(棉线法)测量曲线长度时，可让无伸缩性的棉线与曲线完全重合，作好两端的记号，然后把线轻轻拉直，用刻度尺测量出长度，就等于曲线的长度。
2．累积法：对于无法直接测量的微小量的长度，可以把数个相同的微小量叠放在一起测量，再将测量结果除以被测量的个数，就可得到一个微小量的长度。
3．滚轮法：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，则被测路段的长度等于圈数乘以周长，例如测量池塘的周长，某段道路的长度等。
4．截取法(化整为零)：被测物体的长度很大时，可先测出其中一小段，然后找出它们之间的倍数关系，从而算出物体的总长度。
5．替代法：当一个物体的长度无法直接测量时，可用与它长度相等的物体来代替。
要点四、时间的单位和测量工具在古代人们就学会了利用自然界的某些有规律的变化作为测量时间的单位，比如昼夜的交替、季节的变化、月圆月缺等等。
随着科技的发展人们确定了更加稳定并让世界各国人民都能够接受的标准，并有了更加先进的测量工具。
1．时间的单位：国际单位是秒(s)，常用的时间单位还有时(h) 分(min) 毫秒(ms)，它们之间的换算关系是，1h=60min，1min=60s，1h=3600s，1s=1000ms。
2.时间的测量工具(1)在物理实验中常用停表来计时，停表与普通表不同之处：普通表的时针、分针和秒针是在不停地走动，而停表指针可走可停，在使用停表之前要观察一下秒针的走动情况，使用停表先按动启动按钮，停表开始计时，再按停止按钮停表即停止，显示时间间隔。
(2)使用机械停表测量时间应该注意：①使用前先上紧发条，但不要过紧，以免损坏发条；②注意调零；③按表时不要用力过猛，以防损坏机件。
（3）古代有日晷、沙漏、水钟等。
近代有机械钟、石英钟，现在有电子表、光电计时器。
要点五、误差与错误测量值和真实值之间的偏差叫做测量误差，简称误差。
要点诠释：1．误差：测量方法、测量工具、测量环境和测量者的不同，都会影响测量结果，所以误差是不可避免的。
减小误差的方法：可以通过选用精密仪器，改进测量方法来减小误差，而多次测量求平均值是我们实验室做实验时常常采用的减小误差的方法。
2．错误：因不遵守测量仪器的使用规则，测量方法错误。
错误是不该发生的，采用正确的测量方法便可以避免；错误不叫误差，误差也不是错误。
【典型例题】类型一、科学探究1、同样的一杯热水，室温高时冷却得慢，室温低时冷却得快．老师要求同学们针对这一现象，提出一个问题．下面是四位同学的发言，其中较有价值且可探究的问题是（）A．“热水在室温低时比室温高时冷却得快吗？”B．“热水冷却的快慢与它的质量、它与环境的温差有什么关系？”C．“为什么热水在室温低时比室温高时冷却得快呢？”D．“为什么热水的质量越大冷却得越慢？”【思路点拨】解决此题要结合科学探究的主要环节进行分析，结合改变物体内能的方式提出问题。
【解析】此题现象是一杯热水，室温高时冷却得慢，室温低时冷却得快；所以可以提出的问题是：“热水冷却的快慢与它的质量、它与环境的温差有什么关系？”；ACD三位同学的发言都不够全面，B选项较有价值。
【总结升华】解决此类问题要结合题意联系物理中所学知识的提出问题。
举一反三：【变式】不同物体吸收太阳辐射能力不同，小明认为它可能与物体的颜色有关，于是，他将几个完全相同的物体涂上不同颜色放在太阳下，测出相同时间内物体升高的温度，就“小明认为它可能与物体的颜色有关”这一环节而言，属于科学探究中的（）A．提出问题B．猜想假设C．进行实验D．分析认证【答案】B类型二、长度的测量2、身高160cm的小明，利用自己的身体特征进行了以下估测，接近真实值的是（）A．教室宽5臂展，约8m（臂展：两臂左右平伸时，两手中指尖之间的距离）B．教室长10步幅，约30m（步幅：走路时，两脚尖之间的距离）C．课桌长4拃，约2.8m（拃：张开手，拇指尖到中指尖之间的距离）D．物理课本厚1指宽，约10cm【思路点拨】此题考查对生活中常见物体长度的估测，结合对生活的了解和对长度单位的认识，选出符合实际的选项即可。
【答案】A【解析】教室的宽一般接近10m；故8m符合生活实际；故A正确；教室的长度一般在15m左右，达不到30m；故B错误；单人课桌长在1m以内，双人课桌长在1.5m左右，不会达到2.8m；故C错误；物理课本厚约1cm，达不到10cm；故D错误。
【总结升华】题目考查了学生对生活中常见物体长度的估测，结合对生活的了解和对长度单位的认识，选出符合实际的选项即可。
举一反三：【变式】【《长度、时间及其测量》ID：393949例1】在下面各题中填上合适的单位1、教室门的高度约20（）2、课桌的高度约750（）3、常用圆珠笔的长度约1.5（）4、物理课本中一张纸的厚度约70（）5、教室每层楼高约33 （）6、一位中学生的身高约16.5 （）7、练习册的长度约为0 .22 （）【答案】1、dm；2、mm；3、dm；4、μm；5、dm；6、dm；7、m3、（2016•湘潭中考）图中，物体的长度为 cm。
【思路点拨】使用刻度尺时要明确其分度值，起始端从0开始，读出末端刻度值，就是物体的长度；起始端没有从0刻度线开始的，要以某一刻度线为起点，读出末端刻度值，减去起始端所对刻度即为物体长度，注意刻度尺要估读到分度值的下一位。
【答案】3.55【解析】由图知：刻度尺上1cm之间有10个小格，所以一个小格代表的长度是0.1cm=1mm，即此刻度尺的分度值为1mm；物体左侧与0刻度线对齐，右侧在3.5cm和3.6cm之间，估读为3.55cm，所以物体的长度为L=3.55cm。
【总结升华】解答这道题目要注意三点：1、被测物体没有和零刻度线对齐，而是和整刻度对齐，读数时要注意；2、看清楚分度值，必须估读到分度值的下一位；3、最后记录数据时要带上单位。
举一反三：【变式】下图是测量圆的直径的一种方法，如果刻度尺的分度值是mm，则该圆的直径d大约是 cm，其中你的估计值是 cm。
【答案】1.26；0.06类型二、时间的测量4、在下列四个事件中，经历时间最接近一秒钟的是（）A、人眨一下眼B、人在安静时呼吸一次C、人在感冒时打一个喷嚏D、人在做剧烈运动时（如快速蹬楼）脉搏跳动一次【思路点拨】结合生活实际对各选项进行判断即可。
【答案】D【解析】A、眼睛迅速眨一次，大约用时0.1s，不符合题意；B、人在安静时正常呼吸一次，大约用时3s左右，不符合题意；C、由于个人的情况不同，在感冒时打一个喷嚏经历的时间也会有所不同，但远大于1s，不符合题意；D、人在做剧烈运动时心脏一分钟跳动60-100次，因此脉搏跳动一次大约需要1s左右，符合题意。
【总结升华】在物理的实际应用中，估测的运用是广泛的，因此对日常生活中的一些物理量应该有清楚的认识。
5、（2014•沾益县模拟）如图所示，秒表的读数为s。
【思路点拨】秒表的中间的表盘代表分钟，周围的大表盘代表秒，秒表读数是两个表盘的示数之和。
【答案】337.5s【解析】由图知．在秒表的中间表盘上，1min中间有两个小格，所以一个小格代表0.5min，指针在“5”和“6”之间，偏向“6”一侧，所以分针指示的时间为5.5min=330s；在秒表的大表盘上，1s之间有10个小格，所以一个小格代表0.1s，指针在7.5s处，所以秒针指示的时间为7.5s，即秒表的读数为330s+7.5s=337.5s。
【总结升华】秒表要先读出内小表盘的读数，再读外表盘的示数，并注意各表盘的分度值。
类型三、误差6、判断下列说法的正确与错误：（1）不遵守测量的操作规则会造成误差（）（2）零刻线磨损的尺也可以使用（）（3）测量中，误差和错误都是不允许的（）（4）求平均值时，小数点后保留的位数越多越好（）【答案】①×；②√；③×；④×【解析】（1）不遵守测量的操作规则会造成错误，而不是误差。
故（1）错误。
（2）零刻线磨损的尺也可以使用，只是在测量的时候，从其它的整数刻度测起。
故（2）正确。
（3）测量中，错误都是不允许的，误差，是不可避免的。
故（3）错误。
（4）求平均值时，小数点后面的位数和测量值相同，多余的用四舍五入的方法取舍，而不是越多越好。
故（4）错误。
【总结升华】本题主要考查学生对减小误差的方法以及刻度尺的正确使用的了解和掌握，是一道基础题。
