测量的历史课件

专题一、测量——质量、长度和时间的一般测量方法

知识图

一、知识要点

1．质量的测量

※质量的单位：

质量（m）

质量：物体内所含物质的多少．

物体的质量是物体本身的一种属性，与物体的形状、状态和所处空间位置的变化无关．

单位：国际单位：千克（kg）

常用单位：吨（t）、克（g）、毫克（mg）

※质量的测量工具：

托盘天平

实验1 用托盘天平测量金属块质量：

实验目的 练习使用托盘天平

实验器材 托盘天平（附砝码盒）、金属块

（2）长度的测量 国际单位制主单位：米（m）

测量仪器：刻度尺

（3）时间的测量 国际单位制主单位：秒（s）

测量仪器

秒表

打点计时器 （1）质量的测量 国际单位制主单位：千克（kg）

测量仪器：托盘天平

实验步骤

1) 将天平放在水平工作台上

2) 将游码置于左端的零刻度处

3) 调节平衡螺母使横梁平衡

4) 将金属块轻轻放于左盘，通过在右盘中加减砝码及移动游码使横梁再次平衡

5) 右盘中砝码的质量加上游码显示的质量即为金属块的质量

天平使用注意事项：

① 调节平衡螺母应遵循以下规律：指针左偏就向右调；右偏向左调。

② 判断横梁是否平衡时不一定要等到指针静止，只要指针在中央红线两边的摆幅一样时即认为横梁已经平衡

③ 天平调节平衡后，左右盘不能对调，平衡螺母不能再动。

④ 取砝码时一定要用镊子，并轻拿轻放。

⑤ 往盘里加砝码应先估计被测物的质量，不能超过最大称量（天平的最大称量=所配砝码总质量+游砝最大读数），再从大到小加砝码；当加到最小一个砝码时超过待测物重，则应改用移游码。

⑥ 游码的读数是读游码的左边所对标尺的刻度值。

⑦ 保持天平干燥、清洁。

※误差

测量时，要用眼睛估读出最小刻度值的下一位数字，是估读就不可能非常准确，测量的数值和真实值之间必然存在着差异，这个差异就叫误差。

误差跟错误不同。测量中，由于视线的偏斜而导致测量的错误，这是由于没有按规则去做而造成的。错误是应该而且可能避免的。

测量的误差是不可避免的，除了估读的误差外，还有其他原因造成的误差。如仪器本身不准确，环境温度、湿度变化的影响等，这都是造成误差的原因。误差不可能消除，只能尽量的减小。减小误差的措施比较多，其中求平均值的方法，简单而有效。

测量中有时估计偏大，有时会偏小，这样多次测量值的平均值更接近于真实值

※估测

其实，估测也是一种测量，只是相对粗糙些罢了。了解了这一点，也就不难对研究对象进行估测了。我们每个人的身体上就存在着很多比较标准――“单位”，如我们的大拇指的宽度大约1厘米，一“拃”长约2分米，还有我们自己的身高值等，这些都可以用来作为比较标准对其他物体的长度进行估测。正常人的脉搏跳动一次的时间接近1秒，我们可以利用这个特点对一小段时间进行估测。再如，日常生活中常见的一些物体的质量也可以作为比较标准进行估测，通常一只鸡蛋的质量约为50克，面值一角硬币的质量约为1克，一普通中学生的质量约50千克等，利用这些“标准”对其他物体进行比较就可以轻易地得出他们的质量的大致值了。

2．长度的测量

※长度的单位：

在众多的测量中，最基本的测量，就是长度的测量，要测量长度，首先要给长度定一个标准量，而长期以来，民办各国沿用的长度单位不相同，如我中用尺(大的有丈)、英尺(小的有英寸，现在我们所说的电视机大小习惯用的是英寸)、米等。为了利于国际间的文化、科技方面的交流，国际上规定了一套统一的单位，叫国际单位制(Internation System of Units)，简称SI，是国际计量大会于1960年通过的。我国在1984年采用。

在国际单位制中长度的基本单位是米(metre)，符号为m。

出示米尺，让学生认识1米到底有多长。并介绍1米是如何规定的。

长度的单位除基本单位米之外，还有比米大的和比米小的其它单位：

千米(km)、分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)、纳米(nm)等，

换算关系：

1km=1000m(=103m)

1dm=0.1m

1cm=0.01m(=10-2m)

1mm=0.001m(=10-3m)

1μm=0.000001m(=10-6m)

1nm=0.000000001m(=10-9m) (头发的直径约0.04mm，合40000nm)

※长度的测量工具：

要对长度进行需要测量的工具，长度测量的基本工具是刻度尺(scale)，

出示各种示教刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、卷尺等，让学生认识了解。

拿到一把刻度尺后，首先要干一个工作：仔细观察刻度尺，找出它的零刻度线，再看看它的分度值是多大？测量范围是多少？

学生观察自己手上的刻度尺，找三位同学分别说明他的刻度尺的零刻度线、分度值及测量范围。

不只是刻度尺，任何一种测量工具拿到之后，首先就是要观察零刻度线、分度值及测量范围。

※常见的长度的间接测量方法：

1．替代法：可用于测量曲线的长度

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。

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。

2．累积法：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

3．辅助工具法

圆的直径，小瓶子的高，圆锥体的高均可借助辅助工具测量.具体方法如下：

圆的物体，刻度尺的刻度无法靠近，故无法直接测量．要想测出圆的直径，可以用刻度尺和三角板配合使用，如照图１那样用一根刻度尺和一块三角板放置，也可照图２那样用两块三角板和一根刻度尺放置，测出圆的直径。

图1 图2

测量圆的直径，三角板和刻度尺如图３放置的几种方法都是错误的。因此，在测量时要避免这些错误，掌握正确的测量方法。

图3

测量圆锥高和小瓶子高的方法与圆直径的测量方法相同，如图４测圆锥高和图5测小瓶子高。

图4 图5

3．时间的测量

※时间的单位

在国际单位制中时间的基本单位是秒，符号为s。 其它常用时间单位：小时（h）、分钟（min）、毫秒（ms）、微秒（μs）。

时间单位的换算关系：

※时间的测量工具：

打点计时器、秒表

实验2 打点计时器的使用

实验目的

练习使用打点计时器

实验器材

打点计时器、纸带

实验步骤

1) 安装调整：将纸带的一端固定在运动物体（实验小车、重锤）上，另一端通过电磁打点计时器导带槽，从振针下面的复写纸下面穿过。复写纸呈圆形，复印面向下，在纸带移动时，上面的复写纸能随之转动。接通电源。调整振动片的紧固螺丝，使振动片稳定地振动，再调节振针，以刚好能在纸带上打出点为好，尽量减少打点针与纸带的接触时间，以减小运动物体因打点而受到的阻力。

2) 打点：让打点计时器开始稳定地打点后，拉动纸带，纸带上就可得到一连串的小点。

3) 测定时间：打点计时器打点频率f=50 赫，即每隔0.02 秒打一个点。因此，纸带上任意相邻的两点（除第一、二点以外）间所表示的时间间隔就是打点计时器的打点周期T0，T0=1/f=0.020 秒。如果纸带上任意两个点之间有n 个打点周期，则这两点间的时间t=nT0。

注意事项：

②󰀀 用电磁打点计时器测量时间时，整条纸带与打点计时器的导槽一定要尽量放平。

②由于打点计时器没有同步装置，纸带上第一点与第二点间所表示的时间间隔不一定是一个打点周期，在处理纸带时，一般都避开用第一点。

二、例题精讲

知识点一 托盘天平的使用

[例题1] 使用托盘天平称物体质量时，下列各项中不必要的是 （ ）

A．使用天平时，应将天平放在水平的实验台上

B．调节横梁平衡时，应将游码移至标尺左端的零刻度处

C．称量时，左盘应放置被称量的物体，右盘放置砝码

D．判断天平横梁是否平衡，一定要等指针静止下来

解析：使用天平分调节和称量两部分，调节即准备阶段：先将天平放在水平工作台上，再将游码置于零刻度处，然后调节平衡螺母使横梁平衡。至此，准备工作结束，接下来进入称量阶段：称量时应“左物右码”，即左盘应放置被称量的物体，右盘放置砝码，当左盘放入被测物体后天平的平衡必然被打破，再通过加减砝码及移动游码使横梁再次平衡，无论是调节阶段还是称量阶段，判断横梁是否平衡时不一定要等到指针静止，只要指针在中央红线两边的摆幅一样时即认为横梁已经平衡。选项（A）、（B）、（C）是正确的措施，（D）是不必要的措施，因而本题选(D)。

答案：本题应选D

知识点二 刻度尺的使用

[例题2] 下列说法正确的是（ ）

A．测量长度的常用工具是尺子

B．测量物体长度时，一定要使物体的左边线跟尺的零刻度线对齐

C．测量长度时，要使尺的刻度线紧贴被测物体

D．测量长度时，站在哪个位置方便，就从哪个角度读数

解析：正确使用刻度尺过程中应该注意以下几点：

（1）使用前要先观察它的零刻度是否磨损、量程多大、最小刻度值是多少。

（2）正确放置刻度尺：尺要沿着测物体、不要放歪斜；要让刻度线紧贴被测物体。

（3）正确读数：视线要跟尺面垂直；精确测量时,要估读到最小刻度值的下一位。

另外，还要注意正确记录测量结果：测量结果由数字和单位组成。

答案：本题应选C

知识点三 打点计时器的使用

[例题3] 某同学用打点计时器打出两条纸带，如图所示。某小组4名同学观察纸带后，各发表意见如下，说的正确的是 （ ）

A、由于第一条纸带点与点之间距离不均匀，说明相邻两个点的时间间隔是不同的。

B、由于打点计时器均匀的振动，不论怎样拉纸带，相邻两个点的时间间隔总是相同的。

C、第一条纸带有7个点，拉纸带的时间是0.14秒。

D、以上说法都有错误。

解析：打点计时器是利用物体规律的振动来计时的，因而打点计时器的任意相邻两次打点之间的时间间隔都是相同的。所打点的间距不同是由于拉动纸带时的速度不均匀造成的，但无论怎样拉纸带并不会影响两次打点之间的时间间隔。选项（A）是错误的，而选项（B）