第 1 章 第 1 节 长度的测量

 
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章  测量


一名学生正在中学生体质健康测试的现场进行坐位体前屈测试,图中刻度尺的示数反映了学生的身体柔韧程度。体质健康测试包含了多种项目,其中跑步要测量时间,跳远要测量距离,体质指数需要测量质量和身高。测量是物理实验的基础,是认识世界的方法。本章我们将学习测量的基础知识。

通过本章内容的学习,你将学会用工具测量基本物理量——长度、时间和质量;提升与其他同学进行有效交流的能力;感悟实事求是的科学态度。

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长度的测量

开学了,你又长高了。如图 1–1–1 所示,要知道身高,既可以目测,也可以用工具测量。两种方法得出的结果可能不同,怎样才能测得更准呢?

长度测量的方式如何演变?

从古到今,生活、生产、贸易和科学研究等活动都离不开测量。测量的目的就是进行可靠的定量比较。

人类祖先在劳动过程中逐渐形成依靠主观感受进行比较的习惯。图 1–1–2(a)中哪条黄色线段更长?图 1–1–2(b)中哪个橙色圆面积更大?若仅凭肉眼观察,似乎上方的黄色线段更长,右边的橙色圆面积更大。用刻度尺测量

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后发现,两条线段一样长,两个圆的直径相同,面积也一样大。

图 1–1–2  比较线段的长短、圆的大小

由此可见,仅凭人的主观感受来比较事物的差异,往往不可靠。要进行可靠的定量比较,需要有一个公认的标准量作为比较的依据,这个标准量叫做单位(unit)。“布指知寸,布手知尺,舒肘知寻”,古人曾用手和手臂来测量长度。

 
图 1–1–2  1 拃

如图 1–1–3 所示,“1 拃”为大拇指和中指伸开的距离,试用“拃”为单位估测课桌的长度。

课桌长度为_____________拃。

和其他同学交流测量结果,看看是否一致。

用手测量课桌的长度,同学们的测量结果大小不一。可见这样测量虽然比较便捷,但测量结果的差异明显。

在人类历史上的不同时期、不同地区往往使用不同的单位,给文化交流和生产贸易带来诸多不便。秦朝第一次统一了度量衡,有力地推动了

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社会和经济的发展。

目前,国际上有一套统一的单位,叫做国际单位制(International System of Units),简称 SI。
在国际单位制中,长度的基本单位是(metre),用符号 m 表示。18 世纪末,人们曾利用地球经线来定义米,并依此用铂 – 铱合金铸成一根“米原器”,作为全世界统一的长度测量基准。2018 年国际计量大会规定 \(\dfrac{1}{{299\;792\;458}}\) 秒内光在真空中传播的距离为 1 m。图 1–1–4 是一些常见物体长度的数量级。

图 1–1–4  一些常见物体长度的数量级(单位:m)

常用的长度单位还有千米(km)、分米(dm)、厘米(cm)和毫米(mm)等。它们与米的换算关系如下:

1 km = 1 000 m = 103 m

1 dm = 0.1 m = 10−1 m

1 cm = 0.01 m= 10−2 m

1 mm = 0.001 m = 10−3 m

随着科技的进步,测量长度的工具也在不断发展。如图 1–1–5 所示,目前常见的长度测量工具有刻度尺、卷尺、游标卡尺和激光测距仪。

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(a)刻度尺
(b)卷尺
(c)游标卡尺
(d)激光测距仪
图 1–1–5  长度测量工具

人类借助先进的测量工具完成了许多高难度测量。2018 年,我国科学家首次成功利用激光精确地测量地月距离,也使我国成为世界上极少数实现地月激光精确测量的国家。2020 年 12 月8 日,我国科研人员通过北斗卫星导航系统采集的信号精确测量了珠穆朗玛峰的“身高”。

如何使用刻度尺测量长度?

刻度尺是最常用的长度测量工具。使用刻度尺前,先要明确刻度尺的量程和分度值。刻度尺的量程是指它的测量范围,分度值是指两条相邻刻度线之间的长度。使用不同分度值的刻度尺测量同一物体的长度,测量结果可能不同。

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用刻度尺测量长度

观察刻度尺

选择一把刻度尺,观察它的量程和分度值分别是多少?

学习使用刻度尺

1. 如图 1–1–6 所示,测量时将刻度尺的零刻度线与物体的一端对齐,并使刻度尺有刻度的一边紧贴待测物体。

图 1–1–6  刻度尺的摆放
图 1–1–7  读数时的视线位置
 

2. 如图 1–1–7 所示,读数时测量者的视线要正对刻度线。

3. 记录的测量结果应包含数值和单位。

测量时,测量结果和真实值相比可能会偏大或偏小,我们把这种差异称为误差。可以采用多次测量取平均值的方法来减小误差。

测量教科书的长和宽

用刻度尺测量教科书的长和宽,将测量结果记录在表 1–1–1 中。

表 1–1–1  数据记录表
序号 教科书的长度 /cm 教科书的宽度 /cm
1    
2    
3    
教科书长度的平均值:_______________
教科书宽度的平均值:_______________
 

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交流讨论

如图 1–1–8 所示,有一把零刻度线缺损的刻度尺,能用它测量教科书的长和宽吗?如果可以,你会如何测量?

 

图 1–1–8  缺损的刻度尺
 

若要测量门的宽度、课桌的高度,选用量程更大的卷尺更合适。选择合适的测量工具,掌握正确的测量方法,可以使测量更准确。

 

 

 

1. 完成下列长度单位的换算。

2×103 km = __________m;7 mm = __________m;

3 000 cm = __________m;106 mm = ________km。

图 1–1–9

2. 给下列测量数值填上适当的单位。

(1)一本书的长度为 29 _____;

(2)一支圆珠笔的长度为 143 _____;

(3)某位同学的身高为 16.8 _____;

(4)课桌的宽度为 0.65 _____。

3. 如图 1–1–9 所示,物体 A 的长度为 ______cm,物体 B 的长度为 ______cm。

4. 简述利用身边的测量工具测量一枚一元硬币的直径、周长和厚度的方法。

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5. 试用图 1–1–10 所示的方法测量自己的脚长。结合其他同学的测量结果,归纳鞋码与测量结果的对应关系。

(a)
第一步:将一张白纸放在地面上,脚尖向前,脚跟紧靠墙面站在白纸上。
(b)
第二步:在纸上标记出脚的最长部位。
(c)
第三步:用尺测量标记到脚跟之间的距离。
 
图 1–1–10

发布时间:2025/12/7 下午4:29:06  阅读次数:154

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