八年級(jí)物理上冊(cè) 第二章 物質(zhì)世界的尺度、質(zhì)量和密度 一. 物體的尺度及其測(cè)量快樂(lè)學(xué)案 北師大版

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1、第一節(jié) 物體的尺度及其測(cè)量 探究目標(biāo) 1.知識(shí)與技能 知道測(cè)量長(zhǎng)度和體積的工具；會(huì)使用這些工具測(cè)量長(zhǎng)度和體積；知道測(cè)量有誤差；誤差和錯(cuò)誤有區(qū)別. 2.過(guò)程與方法 經(jīng)歷測(cè)物體的長(zhǎng)度和體積的過(guò)程；體驗(yàn)通過(guò)日常經(jīng)驗(yàn)估測(cè)長(zhǎng)度的方法. 3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀 認(rèn)識(shí)測(cè)量長(zhǎng)度和體積的工具及其發(fā)展變化的過(guò)程；培養(yǎng)實(shí)事求是、熱愛(ài)科學(xué)的精神. 探究指導(dǎo) 物理宮殿 1.物質(zhì)世界的尺度，如圖2.1-1 【例1】 試就你已知的物體從小到大順序排列. 圖2.1-1 物質(zhì)世界的尺度/m 思路與技巧 物質(zhì)從微觀到宏觀其尺度應(yīng)分別為：夸克（小于10-16）、質(zhì)子（10-13cm）、原子

2、核（10-10cm）、原子（10-8cm）、分子（10-5～10-7cm）；西瓜（60cm）、地球（1.28×106m）、太陽(yáng)系、銀河系（十萬(wàn)光年）、宇宙. 答案 夸克、質(zhì)子、原子核、原子、分子、塵粒、西瓜、地球、太陽(yáng)系、銀河系、宇宙。 2.長(zhǎng)度（length）的測(cè)量 （1）常用的測(cè)量長(zhǎng)度的工具：如圖2.1-2； 圖2.1-2 （2）長(zhǎng)度的單位：國(guó)際單位是米（meter，簡(jiǎn)寫(xiě)為m），常用單位有：千米（km）、分米（dm）、厘米（cm）、毫米（mm）、微米（μm）、納米（nm）.它們之間的換算關(guān)系： 1km=103m 1dm=10-1m 1cm=10-2m 1mm＝10-

3、3m 1μm＝10-6m 1nm＝10-9m 說(shuō)明 （1）1983年國(guó)際計(jì)算大會(huì)規(guī)定：米是光在真空中，在的時(shí)間間隔內(nèi)行程的長(zhǎng)度； （2）光年是長(zhǎng)度單位，用來(lái)表示天體之間的距離 。它等于光在1年中的行程.1光年=9.46×1015m. 3.正確使用刻度尺的方法 一看：測(cè)量前根據(jù)實(shí)際需要選擇測(cè)量工具，并觀察刻度尺的量程、分度值和零刻度線是否磨損； 二放：尺要與被測(cè)長(zhǎng)度重合（或平行），且刻度線緊貼被測(cè)物體放置，若用零刻度線已磨損的刻度尺，應(yīng)從看得清楚的某一刻度線開(kāi)始量； 三讀：讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)與尺面垂直，并估讀到分度值的下一位； 四記：記錄測(cè)量結(jié)果時(shí)，要寫(xiě)出數(shù)字和單位. 4.測(cè)量

4、長(zhǎng)度的一些特殊方法 普通方法不能直接測(cè)量出來(lái)，可以間接測(cè)量.間接測(cè)量長(zhǎng)度的特殊方法很多，常用的有以下幾種： （1）累積法：把多個(gè)相同的微小量放在一起進(jìn)行測(cè)量，再將測(cè)量結(jié)果除以被測(cè)量的個(gè)數(shù)，得出被測(cè)量值.例如：測(cè)紙張的厚度、郵票的厚度、硬幣的厚度、頭發(fā)的直徑、細(xì)銅絲的直徑等； （2）替代法：測(cè)量某個(gè)與被測(cè)量相等的量，用以代替對(duì)被測(cè)量的直接測(cè)量.例如：測(cè)量地圖上某條大河的長(zhǎng)度、鐵路的長(zhǎng)度、海岸線的長(zhǎng)度等.可以用一根彈性不大的柔軟絲線與地圖上的曲線重合，并在兩端點(diǎn)做好記號(hào)，然后將絲線拉直，用刻度尺測(cè)出兩個(gè)記號(hào)間的距離即可； （3）平移法：當(dāng)物體的長(zhǎng)度不能直接測(cè)量時(shí)（如球的直徑，圓錐體的高等）

5、，就要想辦法把它等值平移到物體的外部，再用刻度尺測(cè)量.圖2.1-3就是平移法在測(cè)量硬幣直徑時(shí)的兩種應(yīng)用； 圖2.1-3 （4）滾動(dòng)法：先測(cè)出某個(gè)輪子的周長(zhǎng)，讓此輪子在被測(cè)曲線上滾動(dòng)，記錄滾動(dòng)的圈數(shù).然后用輪子周長(zhǎng)乘以圈數(shù)就可得到曲線路徑的長(zhǎng)度，例如：測(cè)操場(chǎng)的長(zhǎng)度、兩個(gè)汽車站間的距離等.汽車的計(jì)程器就是根據(jù)這個(gè)原理制成的. 【例2】 現(xiàn)有一個(gè)圓柱形封閉油桶，僅有一個(gè)鋼卷尺（量程滿足測(cè)量要求）、一支粉筆和一個(gè)重錘線，不許通過(guò)計(jì)算，不許打開(kāi)油桶，要求直接測(cè)量出封閉油桶的上、下邊緣上兩點(diǎn)間的最大直線距離.請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)試驗(yàn)方案，說(shuō)明具體方法. 思路與技巧 封閉油桶的上、下邊緣上兩點(diǎn)間的最大

6、直線距離在油桶內(nèi)部，但題中要求不許通過(guò)計(jì)算，不許打開(kāi)油桶，因此必須把這一待測(cè)的距離想辦法由桶內(nèi)平移到桶外，這樣就可以用卷尺直接量出它的長(zhǎng)度了. 答案 具體方法：（1）油桶直立在水平地面上，用粉筆在地上沿桶底畫(huà)一個(gè)圓 （2）將油桶平移至與圓相切的位置，設(shè)切點(diǎn)為P（如圖2.1-4） 圖2.1-4 （3）利用重垂線找出切點(diǎn)P正上方桶邊緣上的點(diǎn)Q （4）用卷尺找出過(guò)P點(diǎn)的圓的直徑，確定直徑另一點(diǎn)M的位置 （5）利用卷尺直接量出M、Q兩點(diǎn)間的距離即為所求. 5.誤差 （1）誤差的概念：測(cè)量值與被測(cè)物體的真實(shí)值總會(huì)有些差異，這種差異叫誤差； （2）產(chǎn)生誤差的原因：測(cè)量工具不夠準(zhǔn)確、

7、測(cè)量方法不夠完善、測(cè)量者的觀察不夠細(xì)致等； （3）減小誤差的方法：多次測(cè)量取平均值； （4）誤差和錯(cuò)誤的區(qū)別：錯(cuò)誤是測(cè)量方法或原理不正確、違反操作規(guī)則等原因造成的，是可以避免的.任何測(cè)量中的誤差是不可避免的，只能選用更精密的測(cè)量工具，改進(jìn)測(cè)量方法，認(rèn)真細(xì)心地進(jìn)行多次測(cè)量取平均值才能盡量地減小. 【例3】 小明在測(cè)量一木塊長(zhǎng)度的實(shí)驗(yàn)中，得到如下記錄：l1＝12.41cm,l2=12.42cm，l3＝12.44cm，則木塊的長(zhǎng)度應(yīng)為 ，小明所用刻度尺的分度值為 . 思路與技巧 多次測(cè)量求平均值能減少誤差，三次測(cè)量的平均值即為木塊的長(zhǎng)度.因?yàn)樵谟涗洔y(cè)量值時(shí)最后一位是估計(jì)值，求平均

8、值時(shí)最后一位也應(yīng)是估計(jì)值，估計(jì)值的位數(shù)保留多了仍是估計(jì)值，并不會(huì)變得更準(zhǔn)確，所以位數(shù)保留多了沒(méi)有意義.木塊長(zhǎng)度 l===12.423mcm=12.42cm.由于12.4cm是準(zhǔn)確值，0.02cm是估計(jì)值，即準(zhǔn)確到124mm，則小明所用刻度尺的分度值為1mm. 答案 12.42cm 1mm. 6.體積的測(cè)量 （1）體積（volume）:任何物體都要占據(jù)一定的立體空間，也就是具有一定的體積； （2）體積的單位：國(guó)際單位是米3（m3）.常用單位：分米3（dm3）、厘米3(cm3)、毫米3(mm3)、升（L）、毫升（mL），其換算關(guān)系如下： 1dm3=10-3m3 1cm3=1

9、0-6m3 1mm3＝10-9m3 IL＝ldm3 1mL=1cm3 （3）測(cè)量物體體積的方法： 圖2.1-5 說(shuō)明 使用量筒或量杯測(cè)體積時(shí)，視線要與凹形水面的底相平，或與凸形水銀面的頂相平. 【例4】 有一次，愛(ài)迪生把一只燈泡（還沒(méi)有制成成品）交給他的助手阿普頓，讓他計(jì)算出這只燈泡的容積是多少，阿普頓是普林斯頓大學(xué)數(shù)學(xué)系的畢業(yè)生，又去德國(guó)深造了一年，數(shù)學(xué)程度相當(dāng)不錯(cuò)，他拿著這只梨形的燈泡，打量了好半天，又特地找來(lái)皮尺，上下量了尺寸，畫(huà)了剖視圖、立體圖，還列了一道又一道的算式.一個(gè)小時(shí)過(guò)去了，愛(ài)迪生著急了，走近一看，哎喲，在阿普頓面前，好幾張白紙上寫(xiě)滿了密密麻

10、麻的算式.愛(ài)迪生微笑著說(shuō)，何必這么復(fù)雜呢？然后告訴了阿普頓測(cè)量的方法，阿普頓恍然大悟，不到一分鐘就測(cè)出了燈泡的容積，你知道愛(ài)迪生測(cè)燈泡的方法嗎？ 思路與技巧 燈泡的形狀不規(guī)則，很難直接計(jì)算出燈泡的容積.可轉(zhuǎn)換成測(cè)量水的體積，即可間接地測(cè)量出燈泡的容積. 答案 愛(ài)迪生測(cè)量燈泡的容積方法是：把水裝滿在這只燈泡里，再把水倒在量杯或量筒里量出水的體積，則水的體積就是燈泡的容積. 探究體驗(yàn) 收集資料 圖2.1-6是長(zhǎng)度階梯的一部分.請(qǐng)查閱相關(guān)資料將其余部分補(bǔ)上.并把原子、分子、人的身高、珠穆朗瑪峰的高度、地球的直徑、月球距離等相關(guān)的典型尺度標(biāo)記在線旁（I·y＝9.46×1015m）.

11、 圖2.1-6 分析與結(jié)論 和其他同學(xué)交流討論一下，還有哪些表示長(zhǎng)度階梯的方法？ 探究點(diǎn)撥 用不同的方法進(jìn)行物理量比較是科學(xué)方法的體現(xiàn)，不同的內(nèi)容應(yīng)選擇最直觀的方法. 聊天室 話題：有趣的人體尺度 胖胖：老師，公安員和考古學(xué)家能根據(jù)腳印的長(zhǎng)度確定一個(gè)人的身高，是不是人的腳印長(zhǎng)度與身高存在某種關(guān)系呢？ 老師：人體各部分的尺度間有著特殊的規(guī)律.一般情況下，一個(gè)人手腕的周長(zhǎng)恰恰是他脖子周長(zhǎng)的一半。兩臂平伸的長(zhǎng)度正好等于身高，大腿正面厚度和他的臉寬差不多，肩膀最寬處約等于身高的，成年人的身高大約等于頭長(zhǎng)的8倍或7.5倍.拳頭的周長(zhǎng)與腳底的長(zhǎng)很接近，所以買襪子的時(shí)候只要把襪底在自

12、己拳頭上繞一下，就知道是否合適了. 用尺去量一下，你還能一發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？然后請(qǐng)教美術(shù)老師，畫(huà)人體時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題？ 圖2.1-7 快樂(lè)套餐 1.小明發(fā)現(xiàn)周圍同學(xué)在測(cè)長(zhǎng)度時(shí)，刻度尺放置的位置有以下幾種（圖2.1-8）.請(qǐng)你判斷哪些是正確的（ ） 圖2.1-8 2.（常德市中考題）在使用刻度尺測(cè)量物體長(zhǎng)度時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是（ ） A.若刻度尺的零刻度線已磨損，則不能測(cè)出準(zhǔn)確結(jié)果 B.讀數(shù)時(shí)，估讀的數(shù)位越多越準(zhǔn)確 C.用多次測(cè)量求平均值的方法能減小誤差 D.只要方法正確，認(rèn)真測(cè)量，誤差是可以避免的 3.要測(cè)量1分硬幣的厚度，使測(cè)量結(jié)果的誤差較小，

13、下列方法中最佳的方法是（ ） A.用刻度尺仔細(xì)地測(cè)量硬幣的厚度 B.用刻度尺多次測(cè)量硬幣的厚度，求平均值 C.用刻度尺多次測(cè)出10個(gè)1分硬幣疊起來(lái)的總厚度，求平均值，再除以10 D.用刻度尺測(cè)出10個(gè)1分硬幣疊起來(lái)的總厚度，再除以10，求得1個(gè)硬幣的厚度 4.（廣東廣州市中考題）四位同學(xué)分別用一把分度值是1mm的刻度尺，先后測(cè)量物理課本的長(zhǎng)度，下列測(cè)量結(jié)果中，記錄正確的是（ ） A.25.82cm B.25.82dm C.25.81mm D.25.816cm 5.量筒做得細(xì)而高，不做成粗面矮的形狀，這主要是因?yàn)椋? ） A.實(shí)驗(yàn)中，細(xì)高的量筒便于操

14、作 B.細(xì)高的量筒可以做出相對(duì)較大的底座，增加穩(wěn)度 C.細(xì)高的量筒與粗矮的量筒相比，相應(yīng)的刻度間隔較大，便于準(zhǔn)確地讀數(shù) D.粗矮量筒中的液體較多，需用較厚的玻璃，因而不便讀數(shù) 6.一般情況下，初三學(xué)生一扌乍 （如圖所示）的長(zhǎng)度約是（ ） A.8cm B.18 cm C.38cm D.48cm 7.按照物質(zhì)世界主要物體的大致尺度從小到大順序，排列正確的是（ ） A.原子核、夸克、原子、分子、生物體、地球、太陽(yáng)系、銀河系 B.原子核、夸克、原子、分子、生物體、地球、銀河系、太陽(yáng)系 C.夸克、原子核、原子、分子、生物體、地球、銀河系、太陽(yáng)系 D.夸

15、克、原子核、原子、分子、生物體、地球、太陽(yáng)系、銀河系 8.實(shí)驗(yàn)前，小明和同學(xué)們躍躍欲試，都想要測(cè)出最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù). 小馬說(shuō)：“我只要認(rèn)真按老師要求去做，就不會(huì)有實(shí)驗(yàn)誤差.” 小明說(shuō)：“我只要測(cè)量方法正確了就不會(huì)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差.” 小華說(shuō)：“我只要遵守操作規(guī)則就不會(huì)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差.” 小靈說(shuō)：“我對(duì)同一個(gè)量多測(cè)幾次，求出它們的平均值，就不會(huì)有誤差了.” 小高說(shuō)：“你們這樣只能減少實(shí)驗(yàn)誤差，不可能沒(méi)有誤差，即使老師測(cè)量也會(huì)有誤差.” 你認(rèn)為 . 9.（四川成都市，山西省中考題）“采用最新技術(shù)制成的納米機(jī)器人小得像跳蚤一樣”，“離太陽(yáng)系最近的恒星‘比鄰星’距我們約

16、4.3光年”，這里所說(shuō)的“納米”、“光年”都是 的單位.世界最高峰珠穆朗瑪峰經(jīng)我國(guó)專家測(cè)量改為8848.13m，通過(guò)公布的這一數(shù)據(jù)可以判斷測(cè)量的精確度達(dá)到 . 10.如圖2.1-9所示是測(cè)量乒乓球直徑的一種方法，其中的乒乓球是第46屆“世乒賽”使用的“大球”，它的直徑是 cm，合 m. 11.（貴陽(yáng)實(shí)驗(yàn)區(qū)中考題）如圖2.1-10中的螺絲全長(zhǎng)為 mm. 圖2.1-9 圖2.1-10 12.英制單位有英寸（吋）、英尺（呎）、碼、英里（哩）、海里（涅）.l碼=3呎=0.9 144m，l呎=12吋=0.3048m，1吋=2.45cm.電視機(jī)屏幕的大小是用“吋”

17、來(lái)表示的.請(qǐng)問(wèn)：你家的彩電是多大？ ，合 m. 13.鄭州到上海的鐵路線如圖2.1-11所示，此圖按實(shí)際尺寸縮小了20 000 000倍.用細(xì)線沿圖上鐵路線截取相同長(zhǎng)度的一段，拉直后的長(zhǎng)如圖2.1-11中AB所示，請(qǐng)用文具盒中刻度尺（或三角板）量出圖上鄭州到上海的直線距離為 mm，則鄭州到上海的實(shí)際直線距離為 km. 圖2.1-11 圖2.1-12 14.小紅家上月5日自來(lái)水表讀數(shù)為344 m3，本月5日自來(lái)水表指針的位置如圖 2.1-12 所示，這時(shí)水表示數(shù)為 m3，所以一個(gè)月來(lái)她家用去 m3（讀到 m3即可）.若每立方米水0.8元，則小

18、紅家這個(gè)月應(yīng)交水費(fèi) 元. 15.三位同學(xué)在用量筒測(cè)液體體積時(shí)，讀數(shù)情況如圖2.1-12所示，其中 同學(xué)讀數(shù)正確，量筒中液體體積為 mL. 16.觀察圖 2.1-13： 圖2.1-13 （1）看一看；判斷下列問(wèn)題： ①圖a、圖b中的兩條線段AB、CD哪條長(zhǎng)？ ②圖c中的線段AB長(zhǎng)，還是AC長(zhǎng)？ ③圖d中三條線段AB、CD、EF，哪條最長(zhǎng)？哪條最短？ ④圖e中PN和PQ平行嗎？ ⑤圖f中的MN，PQ是直線嗎？ ⑥圖g中，方框的四邊形是直線嗎？ （2）測(cè)一測(cè)：然后比較你的目測(cè)結(jié)果正確嗎？ 17.小明同學(xué)買了一盒自動(dòng)鉛筆用的筆芯，但包裝盒上注

19、明的筆芯直徑看不清楚了，小明想用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)出筆芯的直徑，他只有分度值是1mm的三角板一塊，小明能否測(cè)出筆芯的直徑？如果能，請(qǐng)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟.如果不能，請(qǐng)說(shuō)明理由. 18.下表是某班級(jí)學(xué)生以身高相差3cm為一組的統(tǒng)計(jì)資料. 身高 低于 150 153 156 159 162 165 168 171 174 177 高于 h/cm 150 ～152 ～155 ～158 ～161 ～164 ～167 ～170 ～173 ～176 ～179 ～179 學(xué)生數(shù) 1 2 4 3 5 7 9 7 2 1 1 0 根據(jù)以上

20、表格，我們利用數(shù)據(jù)處理軟件繪制了直方圖，如圖2.1-14所示. 圖2.1-14 某班學(xué)生身高直方圖 仔細(xì)觀察直方圖，回答下列問(wèn)題： （1）這個(gè)班學(xué)生身高較多集中在 cm至 cm范圍內(nèi)； （2）身高在159～170 m之間的學(xué)生數(shù)占學(xué)生總數(shù)的百分率為 . 19.仔細(xì)觀察幾種常見(jiàn)的尺子（如鋼直尺、量衣用的皮尺、塑料短尺、體育課上常用的皮卷尺等），并請(qǐng)思考下列問(wèn)題： （1）該度尺上的刻度有什么特點(diǎn)？ （2）刻度線畫(huà)得粗些好，還是細(xì)些好？為什么？ （3）各種尺上的最小刻度是否一樣？ （4）比較各種尺子上10cm的長(zhǎng)度是否一致？用它們?nèi)y(cè)量同一物體的長(zhǎng)度時(shí)，會(huì)

21、有什么結(jié)果？用力拉皮尺來(lái)測(cè)量長(zhǎng)度，這樣測(cè)量準(zhǔn)確嗎？ （5）使用刻度尺時(shí)，是否一定要從刻度為0的位置量起？ （6）各種尺的厚薄一樣嗎，它們的刻度刻在哪一側(cè)？這樣有什么好處？ （7）如圖2.1-15所示厚木尺在測(cè)量時(shí)的放法與書(shū)本圖示的不同.想一想，為什么？ 圖 2.1-15 20.（江蘇淮安市中考題）意大利的比薩斜塔600多年來(lái)“斜而不倒”.300多年前物理學(xué)家伽利略在塔上做了著名的自由落體實(shí)驗(yàn)，使其更加充滿了神奇的魅力，吸引著世界各地游客紛至沓來(lái).斜塔究竟有多高呢？下圖為比薩斜塔的正面圖片，請(qǐng)你仔細(xì)觀察圖片，利用斜塔周圍的參照物，寫(xiě)出能推算出斜塔實(shí)際高度的簡(jiǎn)單過(guò)程及理由.

22、 21.設(shè)想一下如果地球離太陽(yáng)的距離比現(xiàn)在小得多，地球上會(huì)出現(xiàn)什么樣的情景？如果地球離太陽(yáng)的距離比現(xiàn)在遠(yuǎn)得多，地球上又會(huì)出現(xiàn)什么樣的情景？ 參考答案 ［快樂(lè)套餐］1.C 2.C 3.C 4.A 5.C 6.B 7.D 8.正確的操作可減少誤差，避免錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中絕對(duì)精確是不可實(shí)現(xiàn)的 9.長(zhǎng)度；分米 10.4.05；0.0405 11.45.0mm 12.41.3；826 13.356；12 14.乙；60 15.略 16.略 17.能；①把鉛筆芯緊密排列在桌面上；②用三角板測(cè)出排列的長(zhǎng)度 L；③數(shù)出所列鉛筆芯的個(gè)數(shù)n; ④用 d=算出

23、筆芯直徑 18.（1）165；167 （2）66.7％ 19.（1）刻 度是均勻的 （2）細(xì)些好，精確度高 （3）不一定一樣 （4）基本上一致；存在誤差；不準(zhǔn)確 （5）不一定，只要從整刻度線開(kāi)始量起就可以 （6）刻度刻在薄的一側(cè)，便于緊貼被測(cè)物體 （7）厚木尺的這種放法能使刻度面緊貼被測(cè)物，便于讀數(shù) 2 0.觀察圖片，取人身高1.7m.以此為推算依據(jù)，測(cè)得圖中某人身高1.4mm，圖中塔高44.8mm，則塔實(shí)際高度約為H=×1.7m=54.4m 21.離太陽(yáng)越近，接收太陽(yáng)能越多，地面水會(huì)蒸發(fā)，空氣中充滿高溫蒸氣，液態(tài)水也不存在，地球上生物無(wú)法生存；離太陽(yáng)太遠(yuǎn)，地面水會(huì)結(jié)冰，液態(tài)水也不存在，地球上生物全部冰凍，生命也無(wú)法生存