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第一章   走进物理世界
物理学就是研究声、光、力、热、电等各种物理现象的规律和物质结构的一门科学。 观察和实验是进行科学探究的基本方法。
一、长度、时间与其测量
长度和时间的测量是物理学中最基本的两种测量。刻度尺是测量长度的基本工具；钟表是测量时间的常用工具。
1、单位：测量某个物理量时用来进行比较的标准叫做单位。
国家计量组织制定了一套国际统一的单位，叫做国际单位制（简称SI）
（二）长度的测量
 1、长度的测量是最基本的测量，测量长度的基本工具是刻度尺。刻度尺指的是有刻度的尺子，如：我们平时常见的刻度尺有直尺，卷尺，皮尺、三角板等。另外还有螺旋测微计、游标卡尺更精密的测量工具。
2、刻度尺的三要素：
（1）零刻度线：是刻度尺刻度的起始位置。一般情况下，刻度尺的最左端不是零刻度线。如果零刻度线有磨损，在测量时要重选一个刻度值作为测量的起点,用其它刻度线对准被测物体的最左端。
 （2）分度值：刻度尺上的最小刻度值，即相邻两刻线之间的距离，分度值是长度单位。
 （3）量程：指刻度尺的最大测量范围，写刻度尺量程时，最好写出最小值和最大值之间的范围量。如一把最大量程是15cm的刻度尺。其量程是0—15cm。
2、长度的单位
（1）长度的国际单位是米，符号为m。其它常见的长度单位还有千米（k m）、 分米（d m）、 厘米（cm）、 毫米（mm）、微米（µ m纳米（n m）

（2）单位之间的换算
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
3、正确使用刻度尺
正确使用刻度尺要做到“五会”，即会选、会放、会看、会读、会记。
（1）会选：根据测量要求选择量程和分度值适合的刻度尺，物体所能达到的准确程度是由分度值决定的，分度值越小越精确。在实际的测量中,并不是分度尺越小越好,测量时应先根据实际情况确定需要达到的程度,再选择满足测量要求的刻度尺.
选取合适的刻度尺后，要做到三认：认零刻度线、认量程、认分度值。
单位
零刻度线

分度值

量程

量程

（2）会放：零刻度线与被测物边缘对齐，刻度尺要放正，刻度尺与被测物体平行，不能倾斜，有刻度的一边要紧靠被测物体，对于厚刻度尺应使刻度线贴近被测物，在放置时不利用磨损的零刻度线。

错误

0cm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

错误（因为尺子比较厚）

0 cm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

正确
（3）会看：视线要正对刻度尺，且与尺面垂直；
（4）会读：读数时，要估读到分度值的下一位；

2.78cm
（5）会记：记录的数据由数字和单位组成，即要记录准确值，又要记录估计值，并注明单位，（只有数字没有单位是没有任何物理意义的）。为了减少误差，要多次测量，取平均值。注意：准确值由分度值决定。
注意：平均值小数点后保留位数要与测量值小数点后位数相同。
计算平均值时，估读数字的下一位也要算出，然后再四舍五入，保留到估读数字。
正确估读三法：在物理实验中测长度往往要求更精确些，这就要估读出分度值的下一位。怎样才能正确地进行估读呢？分下面三种情况： 
a、被测物体的末端落在刻度尺的两条最小分度线之间。如图，此时直接估读出分度值的下一位即可。图中物体的长度为2.32cm，其中的0.02cm即为估读值。 

b、被测物体的末端恰好落在刻度尺的某条分度值线上。如图，此时估读到分度值的下一位应为0。图中物体的长度为1.70cm，其中最后的一位“0”为估读值。 

C、被测物体的末端恰好落在某条大刻度线上。如图，此时应特别注意，对应的0刻度线的估读值为0。图中物体的长度记为2.00cm，其中前面的“0”表示对应的分度值线是0mm刻度线，后面的“0”是估读到分度值的下一位的0。

（二）误差：
1、测量值与真实值之间的差异叫误差。
2、误差的来源：测量工具和测量者。主要与测量工具的精确度，测量的人读取估计值，与测量方法有关。 
3、减小误差的方法主要有：使用精确度更高的测量工具；运用合理的实验方法（改进测量方法）；校准测量工具；多次测量取平均值
4、误差和错误不同。误差不是错误，误差是客观存在的，不可避免的，只能减小，不能消除。
错误是由于不遵守测量规则（如仪器规则）或读取、记录时粗心大意引起的，错误是不应发生的，可以避免。 
9、长度测量的特殊方法：
（1）累积法（例：测量铜丝的直径、测量一张纸的厚度） 
（2）化曲为直法，分割法、滚轮法。例：（测一段曲线长度、从地图上测京广线的长度） 
（3）平移法（三角板直尺配合测量法）（例：测量一枚硬币的直径） 
在长度测量中，常遇到一些物体的长度不能直接用刻度尺测量，如球的直径、一张纸的厚度等。但是，根据具体情况采取不同的特殊方法是可以测出它们的长度的。下面是在测量中常用到的几种长度的特殊测量方法；
①化曲为直：

②以多测少或以少测多： ③替代法： ④利用工具平移：

【典型例题】
例1、测量一张纸的厚度的方法：
 ①先用刻度尺测量出一沓纸的厚度为D；
②数出这沓纸的张数为n（注：张数不等于页数，一张纸等于两页）；
③一张纸的厚度d=D/n。 
例2、测量一枚硬币的直径的方法：
（1）方法一：①用一细线沿硬币边缘一圈后做好记号；
②把细线拉直后放在刻度尺上测量出的长度即为硬币周长L；③硬币直径为d=L/π； 
（2）方法二： ①把硬币放在刻度尺上滚一圈后测量出的长度即为硬币周长L，；
②硬币直径为d=L/π； 
（3）方法三：①用刻度尺在纸上画一直线，把硬币沿直线滚一圈并作好记号；
②用刻度尺测量出硬币滚过的长度即为硬币周长L；③硬币直径为d=L/π。 
（4）方法四：用两把直角三角板和一把直尺配合可直接测量出硬币直径。
例3、测量细铜丝直径的方法：
①把细铜丝在圆柱型铅笔上紧密排绕N圈；②用刻度尺量出N圈细铜丝的长度为L
③细铜丝的直径为d=L/N。
（三）时间的测量
1. 时间的单位与换算关系：
时间的基本单位是秒(s)，国际单位：秒，符号：s；
常用单位：天(d)、时(h)、分(min)。
换算关系： 1d=24h=86400s；
1小时=60分=3600秒 1分=60秒 1秒=1000毫秒（103毫秒）
2、测量工具是钟表。在运动场和实验室用停表，日晷和沙漏是古代的计时工具。 
停表的使用：第一次按按钮启动，第二次为停止计时，第三次为表针归零，
停表小刻度盘显示的是min，大刻度盘显示的是S 。注意：小盘的分度值是大盘的量程. 
3、停表的构造与用途
如图停表的主要构造有:A.启动、停止按钮；B.回零按钮； C.分种刻度：读取整分钟数（包括半分钟）；D.秒钟刻度（读取秒数） 

                                 图1           
4、停表的使用方法　　　　　
　　使用停表前首先要上好发条，按压启动按钮，表启动，再次按下该按钮，秒表指针停止转动，按压回零按钮，分针与秒针都归零.
　　5、原理与读数方法
停表是利用周期性振动的等时性制成的.它的读数方法是：①首先读出小刻度盘中的整分钟数（包括半分钟）；②然后读出大刻度盘的秒刻度数；③将两个读数统一单位后先后相加即地将两个读数统一单位后相加即得最后读数.如图1分钟刚过1分钟(没过半分钟),秒针按前半分钟读数为10.8秒,所以该表记录的时间为1分10.8秒
　  6、注意点
在读大表盘的读数时，一般没有估读，读数只读到大表盘的最小分值，因为机械秒表是靠齿轮转动，指针不是连续的转动，而是在跳动，它不可能停在两小格之间.
7、以下再给出几个表盘练习读数:

读数: 19.6秒

读数:37.6秒

读数:1分10.8秒

读数:1分41.5秒

读数:2分钟12.2秒

读数:3分钟11.7秒

二、例题精讲
【例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　　　　　D．0.052厘米
　　【分析】测量结果的记录包括三部分：准确值、估计值和单位。用刻度尺测量长度时，测量结果应准确到最小刻度值，估读到最小刻度值的下一位。在本题中，尺子的最小刻度是0.1毫米，所以，记录结果时应估读到毫米的百分位，准确到毫米的十分位。选项C估读到了毫米的千分位，是错误的。【解】选C
　　【例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__________。
　　【分析】数5.6中，5是准确值，0.6是估计值。铅笔长看成长度单位。则桌子长记作5.6铅笔长，准确值为5铅笔长，估计值为0.6铅笔长。解：5.6铅笔长；5铅笔长；0.6铅笔长
【例3】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
【分析】多次测量取平均值能减小测量中出现的偶然误差。平均值取几位数应根据刻度尺的最小刻度来确定。该同学的测量准确到了毫米。平均值也应准确到毫米。该同学所用刻度的最小刻度是毫米，测量结果中最后一位数字是估计的。根据该同学的四次测量数据，平均值为

根据分析：测量结果取36.2毫米。 【解】选A
【评注】计算过程中可以保留到估读数字的下一位数字，然后四舍五入，最后结果只能保留一位不可靠数字，与估读值。
例4. 用皮卷尺测量球场的宽度，记录的数据是25.36米，这个皮卷尺的最小刻度值是（ ） A. 1mm B. 1cm C. 1dm D. 1m
解析：根据规定，记录数据的最后一位是估计值，那么倒数第一位就是刻度尺的最小刻度值，本题中该位（数字“3”所在位）是十分之一米，也就是1分米，所以本题应选C。
例5. 某人用学生三角尺测同一个木块长度时，记录下五组数据：①6.78cm，②6.74cm，③6.771cm，④6.93cm，⑤6.75cm。其中哪几个数据的记录是正确的？平均测量值是多少？
解析：第④组数据的准确数与其它四组不同，这肯定是读数错误造成的。由于学生三角尺最小刻度值为毫米，因此第③组数据记录到0.01mm时就出现了二位估读数，属无效数据。在计算平均测量结果时应排除无效的和错误的，同时在计算时，保留到估读数字的下一位，然后把这位进行四舍五入。最后的结果还是保留到估读数字。
正确答案：

答：第①②⑤组测量数据是正确的。木块的平均长度为6.76cm。
例6. 下列说法中不正确的是（ ）
A. 测量值与真实值之间的差异叫误差 B. 认真测量可以避免误差
C. 只要取平均值或使用精密测量工具就可以避免误差
D. 误差是由于测量时没有遵守操作规则而引起的
解析：误差产生的原因来自于测量仪器的准确程度、实验原理的局限性、环境与人为的客观因素等。因此，任何测量中的误差是不可避免的。只能努力设法减小误差，不可能消除误差。误差与错误不同，错误是由于方法不当、人为主观因素（读错、记错等）造成的，因此在实验中错误应该避免也能够避免。正确答案：选BCD
例7. 手边有三把刻度尺，第一把分度值是1 dm，第二把分度值是1 cm，第三把分度值是1mm，请问哪把刻度尺最好，为什么？
解析：刻度尺的准确程度取决于它的分度值，但它还和测量时需要达到的准确程度有关，应该根据测量的实际需要选择刻度尺，在不知道具体的测量要求时，不能确定用哪把尺最好。
答案：不能说哪把刻度尺好。因为刻度尺的准确程度取决于它的分度值，但它还和测量时需要达到的准确程度有关，应该根据测量的实际需要选择刻度尺，在不知道具体的测量要求时，不能确定用哪把尺最好。
例8. 如图所示，用两种尺来测两个物体时记录数据应为：A图为__________cm，B图为__________cm。

解析：刻度尺使用前：做到三看，即首先看刻度尺的零刻度是否磨损，如已磨损则应重选一个刻度值作为测量的起点。其次看刻度尺的测量范围（即量程）。最后应看刻度尺的分度值。一般情况下应估读到分度值的下一位。正确答案：2.0 2.50
例9. 如何测一张纸的厚度？
解析：由于一张纸的厚度非常小，比平常用的刻度尺的分度值还小，无法直接测出，但是我们通过学习知道可以以少测多，可测n张纸的厚度再除以n；测细铜丝直径可测出密绕后n匝的宽度再除以n
正确答案：取同样的纸1000张，然后测出其总厚度为D，则每张纸的厚度就为d＝D/1000.
三、测试题精选
（一）单项选择题
1、下列情况之中是因为误差而引起结果不准确的是：
A、 测量时物体的边缘未对准“0”刻度线 B、 刻度尺本身刻度不均匀
C、 观察时视线未能与刻度尺垂直 D、 读数时没有再估读一位数字
2、中学生用的课桌的宽度接近：
A、0. 5cm B、0. 5dm C、0. 5m D、0. 5km
3、在用刻度尺测量物体长度时，下列要求中错误的是：
A、测量时刻度尺不能歪斜 B、测量必须从刻度尺的左端零刻度线开始量起
C、读数时视线正视刻度线并垂直于刻度尺 D、记录测量结果时在数字后面注明单位
4、分别用分度值为1m、1dm、1cm、1mm四种直尺，测量同一物体的长度，并用米为单位作记录，则记录数据中小数点后面的位数最多的是：
A、用米尺测量的结果　　　　　 　B、用分米尺测量的结果
C、用厘米尺测量的结果　　　　 　D、用毫米尺测量的结果
5、测得方凳的高度为49.25cm，可以判断所选用的刻度尺的分度值为（ ）
A. 1mm B. 1cm C. 1dm D. 无法判断
6、 小妍家新买了型号为20cm的压力锅（俗称高压锅），妈妈说，家用压力锅有18cm，20cm，22cm等型号，“型号为20cm”指的是 （ ）
A. 锅身的直径为20cm B. 锅身的周长为20cm
C. 锅身的横截面积是20cm D. 锅的容积为20cm
7、如图是小明用刻度尺测量一条形金属片的情形，该刻度尺的分度值和金属片的长度分别为（ ）

A. 1cm 5.50cm B. 1cm 8.30cm C.1mm 8.30cm D. 1mm 2.80cm
8、某把刻度尺是用金属制成的，这种材料受温度影响很明显（热胀冷缩），那么在严冬季节用它测量物体长度，其测量结果将 （ ）
A. 偏大 B. 偏小 C. 不变 D. 无法判断
6. 测量物体的长度时，所能达到的准确度取决于 （ ）
A. 测量工具的种类 B. 测量工具的最大测量范围
C. 测量工具的最小分度值 D. 测量方法是否正确
7. 下列有关误差的说法中，正确的是 （ ）
A. 误差只能减小，而不能消除。 B. 测量时可以做到零误差。
C. 测量过程中如果采用多次测量取平均值的方法，可以消除误差。
D. 测量中的误差大多是由测量时粗心造成的。
8. 一元硬币的外观是银白色的，有同学认为它可能是铁做的。在讨论时，有同学提出：“我们可以先拿磁铁来吸一下”，就“拿磁铁来吸一下”这个过程而言，属于科学探究中的（ ）
A. 假设 B. 论证 C. 实验 D. 结论

（二）填空题
1、小明测量了一些数据，但是忘了写单位，请你为其补上合适的单位
（1）小红的身高为164.0_________； （2）硬币的厚度为2.5_________；
（3）人的头发的直径大约为80_____； （4）你的手指甲的宽度约9____；
（5）地球半径约为6400____________。
2、有两位同学测同一支钢笔的长度，甲的测量结果是12.82cm，乙的测量结果为12.8cm，那么：①若这两位同学在测量时都没有出现错误，则测量结果不同的原因是_______________；
②如果这两位同学所用刻度尺的最小分度值都为mm，则_____同学的测量结果是错误的。
3、某原子的半径是4×10-10m，即_________nm，合________cm；从北京到哈尔滨的铁路线长度为1388km，即____________m，合__________mm。
4、如图是某同学在使用刻度尺时的情形，请你指出其中的3处错误。（零刻度线不在最左边）

（1）____________________________________________________；
（2）____________________________________________________；
（3）___________________________________________________。
5、将下图中各测量结果填在相应的横线上：

木板长度为_______________；铜丝直径为_____________________________。
6、一位同学用毫米刻度尺对同一物体测量了4次，测得的数值分别为：
2.41cm、2.42cm、3.41cm、2.41cm。
（1）4次测量过程中，发生测量错误的是__________，计算平均值时________（选填“要”或“不要”）去除该数据。 （2）该物体长度的平均值是_________________。
7、有三个同学在家里利用实验器材探究纸片、塑料薄膜、棉布对电视机遥控信号的阻拦能力。他们探究的过程分别是：
A. 甲同学在自己家中，将纸片放在遥控器与电视机之间，手指按遥控器控制键，如果遥控器能对电视机起控制作用，则增加纸片层数。如此重复实验，逐渐增加纸片层数，直到遥控器不能控制电视机为止，记下纸片的层数。
B. 乙同学在自己家中用塑料薄膜按与甲同学同样的方法进行实验，记下塑料薄膜的层数。
C. 丙同学在自己家中用棉布按与甲同学同样的方法进行实验，记下棉布的层数。
他们的实验结果已记录在下面的表格中：
同学
使用材料
能完全阻挡遥控信号的最少层数
甲
纸片
14
乙
塑料薄膜
20
丙
棉布
10
他们的结论是：棉布与纸片和塑料薄膜相比，能更有效地阻挡电视机遥控器发出的遥控信号。
（1）三个同学的探究过程都存在一些问题，请你指出其中存在的问题？
（2）请从指出的问题中选出一个并说明应如何改进？
8、有一根长约1m的细铜丝，现欲测出它的直径。给出的器材有：一支圆住形铅笔，一把毫米刻度尺和待测铜丝。请回答下列问题：
（1）、用简略的文字写出测量的方法：

（2）、写出需测量并记录的物理量的名称与符号：

（3）、写出计算铜丝直径的公式（用相应的符号表示）：

（4）、如果实验中线圈缠绕不紧密，测量的结果会发生什么变化？

二、填空题答案
1.（1）cm；（2）mm；（3）μm；（4）mm；（5）km。
2. ①所选刻度尺的分度值不同；②乙
3. 4×10-1；4×10-8；1.388×106；1.388×109
4、（1）零刻度线没有对准被测物体的一端；（2）刻度尺的刻度线没有紧贴被测物体；（3）视线没有正对刻度线。
5、2.30cm 1.2mm 6、（1）3.41cm 要；（2）2.41cm
7、（1）没有选择同一台电视机（同一个遥控器）进行实验；遮挡材料的位置不一致；遥控器与电视机的距离不一致等。（2）任选一问题，其答案合理即可。
8、（1）、用简略的文字写出测量的方法：
答：将铜丝紧密地缠绕在铅笔杆上。用刻度尺测出所缠绕的线管的长度，再数出线圈的匝数。然后计算出铜丝的直径。
（2）、写出需测量并记录的物理量的名称与符号：
答：需测量并记录的物理量有：线管长度L ，线圈匝数n 。
（3）、写出计算铜丝直径的公式（用相应的符号表示）：
答： 公式为：铜丝直径 d = L / n
（4）、如果实验中线圈缠绕不紧密，测量的结果会发生什么变化？
答：测量的结果会偏大。

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