长度的测量

一、测 量
1.长度的测量

[教学任务分析]
长度是物理学七个基本物理量之一。长度的测量是其他物理量测量的基础。具体地说，
明确测量的标准(长度的单位)、确定测量工具(刻度尺)、观察测量工具的三要素(刻度尺的零
刻度位置、最小刻度和测量范围)、了解测量工具的使用方法(刻度尺的使用方法)、用测量工
具进行测量(用刻度尺测量长度)，是物理测量的基本过程。因此，学会长度的测量，对学习
力、温度、电流、电压等物理量的测量，有重要的意义。
根据实例(根据直觉来判断物体的长短会产生错误)体会测量的必要性；按测量的基本过
程，介绍长度的单位，观察测量工具——毫米刻度尺，了解测量方法，练习测量长度。
结合用毫米刻度尺测量长度的实验，介绍误差的概念，说明减小误差的方法。
结合实例，介绍长度的间接测量——曲线长度的测量和微小长度的测量。
[教学目标]
1．知道长度的单位：米。
2．会观察刻度尺的零刻度位置，最小刻度和测量范围。
3．知道刻度尺的使用方法和读数方法。
4．会使用毫米刻度尺测量长度。
*
5．知道误差的概念，知道多次测量取平均值可以减小误差。

*
6. 知道曲线长度和微小长度的间接测量方法。

说明

(1)估读要求仅限于用毫米刻度尺测长度的实验中。
(2)教学目标5和6作为选学的内容。

[教学重点难点]
1．观察毫米刻度尺。
2．用毫米刻度尺测长度。
[教学设计思路]
本设计的内容包括三方面：一是长度的单位；二是毫米刻度尺的观察以及读数方法和使
用方法；三是练习用毫米刻度尺测长度。
本设计的基本思路是：以实例为基础，认识测量的重要性;针对实例，介绍长度测量的
标准——长度的单位；通过观察毫米刻度尺，说明它的零刻度位置、最小刻度和测量范围；
结合实验，说明毫米刻度尺的使用方法和读数方法，并练习用毫米刻度尺测长度。
本设计要突出的重点和要突破的难点是毫米刻度尺的观察、读数和使用。方法是：通过
讨论零刻度位置、最小刻度和测量范围对测量结果的影响，介绍三者的意义，进而说明它们
作为测量工具的三个要素的道理；通过随堂学生实验，让学生在活动中学会毫米刻度尺的读
数方法(包括估读和记录测量结果)和使用方法。
本设计着重培养学生的观察能力和实验能力。
完成本设计的内容(不包括选学内容)需1课时。
说明

长度的测量共安排2课时，其中1课时为学生实验，包括长度的直接和间接测量。

[教学流程]

(一)测 量
设计
1．通过观察图1-1、“试一试”和设问1来创设情境Ⅰ，介绍测量的必要性。
观察图1-1。
通过设问1：“图1-1(a)中的外框是长方形还是正方形?在图1-1(b)中，中心的两个圆哪
个面积大?图1-1(c)中方框的四条边是不是直线?”组织学生讨论，使学生认识到单凭直觉来
比较和判断事物之间的差异，所得的结论不一定可靠、准确。
通过“试一试”(观察三线段的长度，并跟测量结果相比较)，进一步明确测量在物理学
中的地位，并引出长度测量的课题。
内容

1．测量

观察
在图1-1中，(a)图的外框是正方形，(b)图中心的两个圆的面积一样，(c)图中方框的四
条边是直线。
要求学生先通过观察来判断：(a)图的外框是否是正方形，(b)图中心的两个圆面积是否
相同，(c)图中方框的四条边是否是直线；然后通过测量来确定。

由此可见，单凭直觉来比较和判断事物之间的差异(如物体的长短)，所得的结论不一定
可靠、准确。
为了得到可靠的判断和具体的数据，就必须进行测量。
任何一门科学必须进行定量的研究，观察和实验是物理学研究的基本方法，测量又是实
验的基础。在以后的学习中我们将看到，只有通过测量，找出物理量之间准确的数量关系，
才能用物理公式表示物理规律。因此我们在开始学习物理的时候，首先要学习有关测量的
知识。
说明
安排观察和“试一试”的目的是让学生认识到单凭直觉判断和比较，其结果是不可靠的，
进而强调测量和实验以及思维在物理学中的重要地位。
(二)刻 度 尺
设计
2.说明测量的标准——量度单位，并介绍国际单位制。
介绍长度的单位及各长度单位之间的换算关系，并举例说明1米、1分米、1厘米、1
毫米的大致长度。
内容

2．长度的单位

测量不仅要有标有刻度的测量仪器，而且要有大家公认的共同标准——量度单位。
不同的历史时期，不同的国家往往使用不同的量度单位。单位不统一会给人们的相互交流和
科技发展带来不便， 因此国际上规定了一套统一的单位，叫做国际单位制(SI)。我国规定
使用的法定计量单位是以国际单位制单位为基础，同时根据我国的实际情况，适当选用一些
非国际单位制单位组成的。
长度的单位是米，米的符号是m。另外还可以用千米(km)、分米(dm)、厘米(cm)、
毫米(mm)、微米(μm)做单位，它们之间的换算关系是：
1千米＝1000米(1 km＝1000m)，
1分米＝0．1米(1 dm＝0．1m)，
1厘米＝0．01米(1 cm＝0．01m)，
1毫米＝O．001米(1 mm＝0．001m)，
1微米＝0．000001米(1μm＝0．000001m)。
说明
(1)在介绍单位时，要强调它是测量的标准和基础。
(2)在介绍长度的各单位时，要侧重各单位的具体大小，即要通过实例说明1米、1
分米、1厘米、1毫米等的大致长度。而单位的换算可降低些要求。

设计
3．介绍长度的测量工具——刻度尺。
通过观察毫米刻度尺，指导学生从测量的角度来认识零刻度、最小刻度、测量范围的
涵义和作用。
通过讨论，指导学生归纳测量工具(毫米刻度尺)的“三要素”。
通过例题1巩固所学知识。
内容

3．刻度尺

测量长度的基本工具是刻度尺。最常用的刻度尺是毫米刻度尺。
刻度尺上标着的数字表示该数字所在刻度线的位置跟零刻度线位置的长度。
刻度尺上相邻的两条刻度线之间的长度，叫做最小刻度，它决定了刻度尺测量的准确程
度。最小刻度是1毫米的尺叫做毫米刻度尺。
刻度尺的最大读数就是它的测量范围，它决定了刻度尺能够直接测量的最大长度。
一般来说，观察测量工具，主要是观察它的刻度。而观察刻度时，必须明确它的零刻度
(位置和涵义)、最小刻度(具体值和涵义)和测量范围(具体值和涵义)，它们对测量有着直接的
影响。
例题1 有三把刻度尺，它们的最小刻度分别是分米、厘米、毫米，哪一把刻度尺最好?
解：凡测量结果的准确程度符合测量要求的尺都是好尺，因而不能简单地认为最小刻度
越小的尺越好，只能说最小刻度为毫米的尺的测量准确程度最高。但不能认为越精确越好，
而要根据测量的要求选用合适的刻度尺。
说明
(1)观察刻度尺是初中培养学生观察能力的一个突破口。教学时要强调物理观察(尤其是
观察测量工具)的要求。知道学会观察刻度尺对今后观察温度计、弹簧秤、电流表、电压表
等有着重要的意义。
(2)为了帮助学生观察，教学时可通过录像或幻灯(有条件的话，可制作多媒体)，展示最
小刻度或测量不同的刻度尺在测量物体长度时的情景。
(三)刻度尺的使用
设计
4.通过设问2来创设情境Ⅱ，过渡到刻度尺读数的学习。
通过设问2：“使用刻度尺测量物体长度，在读数时，应注意什么?”指导学生边测量(如
测量物理教材的长度)，边讨论，得出正确的读数方法。
通过例题2，巩固所学知识。
内容

4.刻度尺的读数
使用毫米刻度尺测量物体长度，在读数时，视线必须正对刻度线，不要斜视，如图1-3
所示，且要估读一位(读到毫米的下一位)。如在图1-3中，铅笔的长度是4．79厘米。

例题2 在图1-4中，木块的长度是多少(分别用厘米和毫米作单位)?
解：由毫米刻度尺的读数方法可知
(1)用厘米作单位：准确值是2．3厘米，估读值是0．05厘米，因此木块的长度是2.35
厘米。
(2)用毫米作单位：准确值是23毫米，估读值是0．5毫米，因此木块的长度是23．5
毫米。
说明
(1)估读要求仅限于实验中，且仅限于毫米刻度尺。
(2)可视学生实际，结合估读，介绍误差的概念。
设计
5．用图1-5和设问3来创设情境Ⅱ，过渡到刻度尺使用的学习。
通过设问3：“图1-5(测量物体的边长)说明在测量物体的长度时应注意些什么?”组织学
生讨论，指导学生归纳出刻度尺的使用方法。
通过小实验(如测物理课本的长和宽)和“试一试”，巩固所学知识。
内容

5．刻度尺的使用
比较图1-5(a)和(b)、(c)、(d)可知，使用刻度尺应注意：

刻度尺的刻度线要紧靠被测物体，位置要放正，零刻度线应对准被测物体的一端。图
（b）中刻度尺没有紧靠被测物体，图（c）中的刻度尺没有放正，图（d）中零刻度没有对
准被测物体的一端，应此他们都是错误的。
小实验：用毫米刻度尺测量物理课本的长和宽。

说明
(1) 由图1-5来引入刻度尺使用方法的学习，有利于培养学生的比较归纳能力。
(2)在讲了刻度尺的使用方法和读数方法后，再安排小实验(前面已做过)，目的是
消除前面实验中可能存在的错误。
(3)学生实验和长度的间接测量安排在实验课中。

(上海市第二中学 翁德慧)