教學案例.長度和時間測量

長度和時間的測量

課程標準：

  1. 會根據生活經驗估測長度；
  2. 會選用適當的刻度尺測量物體的長度；

核心素養：

  1. 概括理解
  • 概括與推理
    • 抽象概括：能從事實經驗中提取事物或過程的共同本質特征，形成物理概念和規律。測量就是將待測的量與公認的標準進行比較
  1. 實驗探究
  • 設計與操作
    • 設計實驗：能依據物理原理，應用科學方法設計實驗。測量物理課本的寬度
    • 實驗操作：能正確使用基本的測量工具和實驗器材進行實驗操作。測量物理課本的寬度
  • 證據與論證
    - 獲取證據：能對收集的信息（數據）進行處理以獲得證據。 比較長寬高 測量物理課本的寬度 單位換算
  1. 實踐應用
  • 反思與評價
    • 自我反思：能對自己在問題解決過程中的思路、方法和結果等進行分析和判斷。使用刻度尺注意點 測量物理課本的寬度
    • 合理評價：能對他人在問題解決過程中的思路、方法和結果進行客觀的評價。使用刻度尺注意點 測量物理課本的寬度 學生只有在嘗試活動后才會產生分析和判斷、反思與評價
  1. 求實創新
  • 求實與質疑
    • 實證意識：能有依據地得出結論，對現有的結論有求證意識；在學習與問題解決中，尊重實驗事實和自然規律，保持實事求是的科學態度。比較長寬高 估測
    • 質疑精神：不盲從、不迷信權威，敢于發表自己的意見。估測
  • 遷移與創新
    • 遷移應用：能將已學的思想方法遷移應用至新情景，分析解決相關問題。估測 單位換算

教學流程圖

graph TD
A[生活 運動會比賽] --> |運動離不開長度和時間的測量 & 測量就在身邊| B[生活 活動1 比較課桌的長寬高]
B --> |測量的實質就是比較 & 科學的比較方式就是先確定一個公認的標準| C[物理 長度的單位]
C --> |人體對應| D(對米的認識)
C --> |學生交流| E(長度的其他單位及換算關系)
C --> |單位換算示范與練習| F(一些物體的尺度)
E --> G[物理 活動2 練習使用刻度尺 測量物理課本的寬度]
G --> |讀數|H(刻度與估讀)
G --> |估測 & 閱讀 & 展示 & 評價 | I(刻度尺使用注意點)
G --> |誤差分析 & 設計步驟 & 設計表格 & 學生實驗| J(測量一本物理書的寬度)
I --> K[課堂小結]
K --> L[課堂反饋]
L --> |測量物理書一張紙的厚度| M[回歸生活 作業布置]

實驗器材

  • 學生和教師：30cm刻度尺、1m木刻度尺
  • 教師：15cm刻度尺

生活經驗 運動會比賽

運動會
  • 同學們好
    • 老師好
  • 今天很高興又來到一初中，和同學們一起分享關于長度測量方面的內容。我們學校運動會開過了沒有？
    • 開過了
  • 哪些小朋友獲獎了呀？
    • 學生匯報

活動1 比較課桌的長寬高

  • 跳遠、跳高、實心球等比較是長度；100m、400m、800m等比較的是時間。==運動會離不開長度和時間的比較，物理學中研究物體的運動也離不開長度和時間的比較。==
    下面，我們目測課桌長、寬、高，比較它們的長度。
    • 學生目測
  • 請同學說說你目測的結果是什么？
    • 高大于長大于寬
  • 不用尺，你如何證實自己目測的結果？說說你的做法，和身邊的同學交流一下。
    • 學生嘗試和交流 板書表格
學生 高度 長度 寬度
張三 5 4 3
李四 3 2 1
王五 6 5 4
  • 請哪位同學來說一說？
    • 用手“乍”來和桌子比較，長有4乍，寬有3乍，高有5乍
  • 再請兩個小朋友來分享一下你的結果。
    • 學生交流結果 完成表格
  • 通過表格，我們能得出什么共同的結論？
    • 高度大于長度大于寬度
  • 數據出現差異的原因是什么？
    • 每個人的“乍”不同
  • 比較的標準不統一，比較就會出現差異。大家想一想，我們手頭上有沒有大家都有的、都一樣的物品來作為比較長度的標準。
    • 課本
  • 我們用課本的寬度作為標準，測量一下桌子的長度，匯報一下結果。
    • 學生實驗、學生匯報數據
課桌長度 2 2 2
  • 我們發現，當標準統一之后，測量的結果就達成了共識。測量就是將待測的量與公認的標準進行比較。 ==物理學中把這個公認的標準叫做單位。==

長度的單位

對米的認識
  • 在古代中國，用小臂的長度作為==單位==，叫做1尺；古代英國，用腳的長度作為==單位==，叫做1英尺。
    在現代，國際單位制中，長度的單位就是米，用符號m表示。 展示米尺 這個就是比較長度的單位。
    我們也像古人一樣，利用米尺，從身體上找出接近1米的長度，演示給大家看。
    • 學生活動
  • 同學，你來試一試。
    • 學生演示

1889年第1屆國際計量大會確定“米原器”為國際長度基準，它規定1米就是米原器在0攝氏度時兩端的兩條刻線間的距離。

1960年第11屆國際計量大會上，規定了新的“米”的標準，它就是氪86同位素燈在規定條件下發出的橙黃色光在真空中的波長。

1983年第17屆國際計量大會上，規定了新的“米”的定義，即把光在真空中299792458 分之一秒所走的距離定為一個標準米。

  • 米這個長度的國際單位，最初是通過實物來定義的，接著修改成波長，然后又修改成利用光速這個常數來定義。由于常數比實物更加穩定，測量越來越精確，就在這個月，第26屆國際計量大會上，質量、電流、溫度、物質的量也都改成的常數定義。隨著物理學的發展，量度必定還會有爭論和修改，但是越修改會越自然，越接近事物的真相。
長度的其他單位、換算關系、估測
長度的單位
  • 同學們還知道哪些常用的長度單位？它們和米是什么樣的換算關系？
    • 1km = 10^{3}m
    • 1dm = 10^{-1}m 手掌的寬度約為1分米
    • 1cm = 10^{-2}m 大拇指甲的寬度約為1厘米
    • 1mm = 10^{-3}m
    • 1\mu m = 10^{-6}m 頭發的直徑約幾十微米
    • 1nm = 10^{-9}m
自然界中一些物體的長度
自然界中一些物體的長度、單位換算
  • 生活中的物體小到原子，大到星體，都有長度。我們舉幾個例子。
  • 比如，地球赤道周長約為40000km，我們常常要將常用的單位換算成米，便于交流。40000km=_________m ？請同學們想一想，算一算。
    • 學生嘗試換算、交流討論、回答
      • 示范 1km=10^{3}m
      • 40000km = 40000 \times 10^{3}m = 4 \times 10^{4} \times 10^{3}m= 4 \times 10^{7}m
  • 再舉個例子，有一種“痘病毒”的直徑為300nm，300nm=________m ?
    • 學生模仿
      • 學生演示 1nm = 10^{-9}m
      • 300nm=300 \times 10^{-9}m = 3 \times 10^{2} \times 10^{-9}m = 3 \times 10^{-7}m 教師糾正
  • 大家看一看門的高度大約多長？你是怎么估測的？
    • 學生回答。利用人體的高度進行比較
  • 物理課本有多寬？你是怎么估測的？
    • 學生回答。利用手掌的寬度進行比較

活動2 練習使用刻度尺--用刻度尺測量物理課本的寬度

  • 要知道物理課本的準確的寬度，就需要進行測量。下面，我們來看一看。
刻度與估讀
分度1

  • 哪位同學知道這個物體的長度是多少？同學們交流一下

    • 0.5m 你是怎么讀出來的？
      分度1/10

  • 哪位同學知道這個物體的長度是多少？同學們交流一下

    • 0.56m 你是怎么讀出來的？

  • 為什么讀數的結果不同？

    • 刻度不同

  • 我們把有刻度的尺叫做刻度尺。刻度尺上每相鄰兩根刻度線的長度叫做分度值。分度值不同，測量的結果就不同。分度值越小，測量結果越精確。

    測量的目的是為了使結果更加接近物體真實的長度，所以，在分度值內要進行估讀。

使用刻度尺的注意點
兩把尺
  • 接下來，我們要測量物理課本的寬度，這里有兩把刻度尺，大家看一看，量程是多少？分度值是多少？哪一把適合？
    • 學生敘述。交流刻度尺的量程、分度值
  • 結果用什么單位？如何進行估讀？
    • 學生敘述。結果用cm，估讀到毫米的下一位
  • 假如這就是物理課本，這里有一把plus版的刻度尺，先請同學們閱讀課本“信息快遞-使用刻度尺的注意點”，然后請一位小朋友演示這個測量的過程。
    • 學生閱讀課本。
  • 請哪位小朋友來試一試？其他小朋友等會兒要發表一下意見，他做對了哪些操作？哪些值得改進？
    • 學生演示。
  • 測量過程中，哪些最對了？
    • 學生敘述。1、有刻度的一邊緊靠被測物體；2、尺的位置放正；3、邊緣對齊0刻度線；4、讀數時，視線與尺面垂直；
  • 哪些值得改進？

    • 學生敘述。


      讀數練習
  • 甲、乙、丙的讀數是多少？為什么？
    • 學生回答。5、估讀到分度值的下一位；6、記錄數值和單位
設計實驗步驟和表格
  • 測量時要估讀，估讀有時偏大，有時偏小，怎么辦呢？
    • 多次測量取平均值，可以減小這種誤差？你打算如何進行多次測量？ 取同一位置進行多次估讀，至少進行三次，求平均值，可以減小估讀產生的誤差
  • 下面，我們一起來設計一張記錄和處理實驗數據的表格，看看哪個小朋友設計得最完整
    • 學生設計實驗數據表格 展示表格
實驗序號 課本寬度L/cm 平均值/cm
1
2
3
學生實驗
  • 好，下面請同學們進行實驗
    • 學生實驗 展示實驗數據
實驗序號 課本寬度L/cm 平均值/cm
1 18.47
2 18.46
3 18.43
  • 如何計算平均值的？
    • \overline{L} = \frac {L_1 + L_2 + L_3 }{3} = \frac {18.47cm+18.46cm+18.43cm}{3} = 18.45 \dot{3} cm \approx 18.45cm
      由于書本的寬度是測量的結果，平均值的位數由刻度尺的最小分度值決定。18.45cm取到毫米的下一位，最為最終的測量結果。

課堂小結

graph LR
A[長度的測量] --國際單位--> D(米m)
A --常用單位--> E(千米km 分米dm 厘米cm 毫米mm 微米um 納米nm)
A --測量工具--> F(刻度尺)
知識結構

當堂反饋

回家作業

測量物理書一張紙的厚度

上課1

上課2

集體留念
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