八年级物理上册 第二章 物质世界的尺度、质量和密度 一. 物体的尺度及其测量 名师教案2 北师大版.doc

第一节 物体的尺度及其测量
教学目标
知识与技能
大致了解物质世界从微观到宏观的基本尺度．
知道国际单位制中长度的单位米和常用单位千米、分米、厘米、毫米、微米、纳米等之间的换算关系，并对米、分米、厘米、毫米等常用的长度单位形成具体观念；体积的单位米3、分米3、厘米3、升、毫升的换算关系．
知道长度测量的常用工具，会恰当选择和正确使用刻度尺测量物体的长度；知道测量规则固体体积的方法，会正确使用量筒（杯）测量液体的体积和不规则固体体积．
初步了解测量有误差，知道误差与错误不同，知道减少人为因素造成误差的方法．
能根据日常经验或物品大致估测物体的长度；能根据日常经验或物品大致估测物体的体积．
过程与方法
体验和感悟我们在日常生活，科学技术中经常要知道物体的尺度，要知道物体的尺度必须进行测量，测量时必须要有统一的测量标准，恰当的测量工具和正确的测量方法，体验刻度尺使用时的方法，视线的看法，读数的方法，记录的方法；量筒（杯）的读数方法．
通过利用不同渠道收集不同国家和地区长度单位在历史发展中的演变过程，认识统一长度单位的必要性，获得对国际单位的初步认识．
情感、态度与价值观
通过对长度，体积的测量过程培养学生认真细致，实事求是的科学态度，学以致用理论联系实际的学风．
通过对测量误差的认识及科学窗等栏目的内容来激发学生学习物理的兴趣，激发学生积极参与长度、体积的测量实践探究活动的热情．
通过长度和体积的测量，密切联系实际，渗透物理教学应“从生活走
向物理，从物理走向社会”的理念，关注科学技术的发展与社会进步的关系．
教学重点
1、  用刻度尺测量物体的长度的方法。
2、  用量筒和量杯测量物体的体积的方法。
教学难点
1、  估读的方法。
2、  量筒读数时的注意点。
3、  误差与错误的区别。
实验器材
教师：示教刻度尺、方体木块、卷尺、螺旋测微器、游标卡尺
学生：学生自备透明三角尺、木块、量筒、石块、水、细线
学生课前准备
透明三角尺
教学过程
一、物质世界的几何尺度
让学生观察教师预先准备好的挂图，比较两条线段和两个圆面积的大小，再让学生上台用尺子量量，回答视觉总是可靠吗?继而举例说明，对于时间长短、温度高低等，靠我们的感觉去直接判断，并不总是可靠。不仅很难精确，有时甚至会出错误。
在观察和实验中，经常需要对各种物理量做出准确的判断，得到准确的数据，就必须用测量仪器来测量。例如，用刻度尺测量物体的长度，用秤来测量物体的质量，用钟表来测量时间的长短，用温度计来测量温度的高低。
长度是最基本的物理量，要求学生看书第25页图，了解宇宙、地球、上海的金茂大厦、微粒的尺度。在生产、生活中，在物理实验中经常要测量长度。(举例)测量长度的方法和仪器有许多种，其中刻度尺是常用的测量长度的工具。同时学会使用刻度尺，有助于我们学会使用其他测量仪器和了解测量的初步知识。
二、长度的单位
测量任何物理量都必须规定它的单位。学生已经知道"米"是长度单位。应告诉学生，米是国际统一的长度基本单位，其他的长度单位是由米派生的。米的代表符号是m。其他常用的长度单位有千米、分米、厘米、毫米、微米、纳米。它们的代表符号分别是km、dm、cm、mm、μm、nm。(通常刻度尺的单位标注是用符号表示，为使学生能顺利观察刻度尺，应介绍单位的代表符号。)
通过列举事例使学生对米、分米、厘米、毫米等单位长度能心中有数，有个粗略的概念。例如：常用铅笔笔芯直径大约1毫米，小姆指宽约有1厘米，手掌的宽大约有1分米，成年人的腿长大约1米左右，光年的长度。
三.正确使用刻度尺
对单位用单位的长度有所了解后，介绍几种测量长度的工具，分别介绍刻度尺、螺旋测微器、游标卡尺，说明螺旋测微器、游标卡尺用于精确的测量，我们目前只需掌握普通刻度尺的使用。那么如何使用刻度尺呢？对于刻度尺的总结一下，有四个字，那就是认、量、读、记。
①认：就是认识刻度尺，认识认识刻度尺的零刻线是否磨损，量程以及分度值是多少？量程就是刻度尺能测量的最大范围；分度值是指两刻度线之间的距离，在以前叫做最小刻度值。
②量：就是如何测量，在测量是要注意两点,零刻线对准被测物体,如果零刻线磨损了,则应让其它刻度线对准被测物体,未端读数与起点读数之差,就是被测物体长度。刻度线应紧贴并平行被测物体,说明厚刻度尺的使用(图2-7)。
③读：在读数时，视线应与尺面垂直，此外，在物理实验中，测量长度往往要求比较精确,此时,就要进行估读,即:要估读到分度值的下一位(难点)。估读值不是一个精确的值，但也是一个有效值。
让学生用透明三角板测量一纸条的宽度。首先分清三角板的正、反面，然后要求学生把三角板反着用（即有刻度的一面朝上）。学生在测量时，故意让学生身体向左偏、向右偏，让学生回答两次读数是否一样?(不一样，且尺子越厚，两次读数差别越大)。这两个读数哪一个对?(都不对)。怎样读才能得到正确的数值?引导学生总结出读数的视线规则：读数时，视线要与尺面垂直。(可参照课本图2-7)。在将零刻度对准被测物体的一端时，也要按这一规则去做。
让学生把三角尺翻过来，重复上面的测量，这时身体偏左、偏右的两次读数基本一致。由此得到，测量时刻度尺的正确放置方法是：让刻度尺刻度紧贴被测物体的始、末两端。如果刻度尺不透明(如钢尺、木尺)应怎样放置?利用课本图2-7总结出刻度尺使用中的放置规则：刻度尺应"立"着放正，不能歪斜。(应使刻度尺面垂直被测物体表面，学生还不理解这些立体几何术语，改用"立"着的说法。可通过示范的方法，帮助学生理解。)
要求学生按上述放置和视线规则，正确放置刻度尺，并将零刻度对准纸条的一个边，看纸条的另一条边靠近那一条刻度线，读取这一刻度的数值就是纸条的宽。如果要求测量更精确些，则应估读到最小刻度值的下一位。这就是刻度尺使用时的估读规则。
有效数字只要求学生有所了解，着重讲清最后一位估读数字是有意义的，因此，估读的数字及其前面的数字都是有效数字。
④记：测量完了，就要记录测量结果，测量结果由数字和单位组成。只有数字而没有单位是不行的，应懂得根据记录来判断所使用的刻度尺的分度值（难点）。列举几个无单位数字，说用这组数是无用的。测量结果的记录应由数字和单位组成。对于任何物理量的测量结果，只有标明单位数据才有意义。
四、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。任何测量都存在着误差。或许有的同学会认为物体的末端恰好对着刻度线，测量的结果应是准确的。其实，任何刻度线都有一定的宽度，"恰好对着刻度线"也是估计的，这时最小刻度值的下一位估读数字是零。(估读数字为"零"，容易被忽视，要提醒学生注意。)由此可见，测量中存在误差是不可避免的。
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。
五、体积的测量
学习了长度的测量后，在我们的生活中体积的测量也是非常重要的，任何物体都要占据一定的立体空间，也就是具有一定的体积，对于具有规则形状的物体，如长方体、正方体、球体等，只要测量出它们的长、宽、高或直径，就可以算出它们的体积。但是对于液体的体积，就要用专门的仪器测量，如量筒、量杯。并且对于形状不规则的固体，就要用特殊的方法间接测量它们的体积。
要求学生观察桌上的量筒，结合书第28页图2-9，认清量筒和量杯的结构特点。
1、体积的单位：国际单位是米3，实际应用中还有分米3、厘米3、毫米3、升、毫升，它们的符号分别是m3、dm3、cm3、mm3、L、mL,1L=1dm3。并简单介绍体积单位的换算。
2、认识量筒的量程、分度值。
3、量筒读数时要注意视线要同凹形水面的底相平，或与凸形水银面的顶相平。
4、   实验：让学生在量筒中到入一定体积的水，并正确读出水的体积。
明白了量筒的使用，再简单介绍量杯，强调量杯的示数特点与量筒不同，由于量杯的形状特点，所以量杯上的刻度是不均匀的。
在介绍完量筒的使用后，提出问题：如何测出你们桌面上的不规则形状的石块的体积呢？（要求学生看书第28页的做一做，并思考测量石块体积的方法）
教师讲解：我们只要借助排开水的体积间接测量出这个石块的体积，先在量筒中到入一定体积的水，然后用细线绑住小石块，慢慢放入水中（说明为什么要用细线绑着慢慢放入水中），此时水面上升，分别读出前、后两次量筒的示数，将两次的示数相减，就可以得到石块的体积。这种方法测量不规则形状固体的体积，以后在学习中将经常用到。
学生分组实验，教师巡视，并对个别学生的操作提出更正。（实验结束后，要求学生整理实验器材）
六、课堂小结
1、  我们学习了利用刻度尺和量筒测量物体的长度和体积。
2、  注意刻度尺的使用规则和读数。
3、  再次强调误差与错误的区别。
4、  重复利用量筒测量不规则形状物体体积的方法。
七、布置作业
1、  课文第28页作业第1、2、3题。
2、    在家中利用刻度尺测量自己物理书的长和宽，要求估读，并作好记录。
补充资料
纳米材料的特殊性质
随着颗粒尺寸的量变，在一定条件下会引起颗粒性质的质变。由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。对超微颗粒而言，尺寸变小，同时其比表面积亦显著增加，从而产生如下一系列新奇的性质。
（1） 特殊的光学性质
当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，即失去了原有的富贵光泽而呈黑色。事实上，所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小，颜色愈黑，银白色的铂（白金）变成铂黑，金属铬变成铬黑。由此可见，金属超微颗粒对光的反射率很低，通常可低于l％，大约几微米的厚度就能完全消光。利用这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。
（2） 特殊的热学性质
固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的，超细微化后却发现其熔点将显著降低，当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。例如，金的常规熔点为1064C，当颗粒尺寸减小到10纳米尺寸时，则降低27℃，2纳米尺寸时的熔点仅为327C左右；银的常规熔点为670C，而超微银颗粒的熔点可低于100℃。因此，超细银粉制成的导电浆料可以进行低温烧结，此时元件的基片不必采用耐高温的陶瓷材料，甚至可用塑料。采用超细银粉浆料，可使膜厚均匀，覆盖面积大，既省料又具高质量。日本川崎制铁公司采用0．1～1微米的铜、镍超微颗粒制成导电浆料可代替钯与银等贵金属。超微颗粒熔点下降的性质对粉末冶金工业具有一定的吸引力。例如，在钨颗粒中附加0.1％～0.5％重量比的超微镍颗粒后，可使烧结温度从3000℃降低到1200～1300℃，以致可在较低的温度下烧制成大功率半导体管的基片。
（3） 特殊的磁学性质
人们发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趋磁细菌等生物体中存在超微的磁性颗粒，使这类生物在地磁场导航下能辨别方向，具有回归的本领。磁性超微颗粒实质上是一个生物磁罗盘，生活在水中的趋磁细菌依靠它游向营养丰富的水底。通过电子显微镜的研究表明，在趋磁细菌体内通常含有直径约为 2′10-2微米的磁性氧化物颗粒。小尺寸的超微颗粒磁性与大块材料显著的不同，大块的纯铁矫顽力约为 80安／米，而当颗粒尺寸减小到 2′10-2微米以下时，其矫顽力可增加1千倍，若进一步减小其尺寸，大约小于 6′10-3微米时，其矫顽力反而降低到零，呈现出超顺磁性。利用磁性超微颗粒具有高矫顽力的特性，已作成高贮存密度的磁记录磁粉，大量应用于磁带、磁盘、磁卡以及磁性钥匙等。利用超顺磁性，人们已将磁性超微颗粒制成用途广泛的磁性液体。