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1.長度的單位
長度和時間的測量是物理學(xué)和技術(shù)中較基本的測量,通過實驗活動讓孩子了解一些測量的初步知識,掌握一些測量的基本技能。剛開始學(xué)物理的初中孩子,缺乏定量研究自然現(xiàn)象的經(jīng)驗,對測量的重要性缺乏認(rèn)識,使孩子了解測量的必要性是這部分內(nèi)容首先要解決的問題。可以結(jié)合課本給出的兩張圖,讓孩子先觀察發(fā)表意見,然后再測量,認(rèn)識到人的感覺并不總是可靠的,從而引出使用測量工具或儀器進行測量的必要性。
人們要認(rèn)識事物,就要對事物進行比較,測量的本質(zhì)就是一種比較,沒有比較就不存在測量。要比較就必須有一個大家公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn),這個標(biāo)準(zhǔn)就是單位,測量任何物理量首先必須規(guī)定它的單位。在此基礎(chǔ)上引出國際單位制的概念,有了小學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),可以讓孩子說出在國際單位制中長度的基本單位及國際上通用的符號,讓孩子明白這個符號就是英文單詞的先進個字母。物理量的名稱和符號,物理量的單位的名稱和符號,是學(xué)習(xí)物理過程中經(jīng)常遇到的問題,許多孩子常把它們搞混淆,一開始就要讓孩子搞清楚。建議按下面的形式讓孩子記憶(英文單詞不必記憶,主要是了解先進個字母):長度(length)──l──米(metre)──m;時間(time)──t──秒(second)──s。還要知道長度的其他單位名稱及符號:千米(km)、分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)、納米(nm),記住它們間的大小和換算關(guān)系。
對于長度各單位要有具體的感知?梢宰尯⒆硬唤柚诳潭瘸咴诘厣匣蚣埳戏謩e畫出線段,讓線段長約為1米(m)、1分米(dm)、1厘米(cm)、1毫米(mm),增強孩子對不同單位的感知能力,這樣也為估算常見物體的長度打下基礎(chǔ)。這里1微米(μm)和1納米(nm)是兩個新的單位,孩子以前沒有接觸過,可以讓孩子這樣了解:把1米分成1000份,每一份是1毫米,1毫米人眼可見;把1毫米分成1000份,每一份是1微米,1微米人眼看不到了,借助于光學(xué)顯微鏡可以看到;把1微米分成1000份,每一份是1納米,1納米借助于光學(xué)顯微鏡也看不到,必須借助于電子顯微鏡。PM2.5、納米技術(shù)等名詞孩子在生活中可能已經(jīng)接觸到,教師可以結(jié)合微米、納米對它們再進行介紹。
在日常生活中,我們經(jīng)常要對物體的長度進行估測。如一張紙的厚度約為75微米,課桌高度約0.75米,教室高約4米。成年人走兩步的距離約1.5米,據(jù)此可估算教室的長度,學(xué)校操場的長和寬。了解人身上一些部位的長度,如握拳時,拳頭寬度約1分米,指甲蓋寬度約1厘米,眼睛瞇成一條縫的寬度約1毫米。張開手掌,大拇指指尖到中指指尖(即一拃)的長度約20厘米,據(jù)此可以估算物理課本的長度,課桌的長和寬。
2.長度的測量
孩子在日常生活中對有關(guān)長度測量的內(nèi)容已經(jīng)有一些感性認(rèn)識,但實際操作少,且生活中的測量常常比較粗略,不夠規(guī)范,不符合準(zhǔn)確測量的要求。要從訓(xùn)練孩子規(guī)范地進行實驗操作開始,培養(yǎng)孩子嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。
關(guān)于觀察刻度尺,提出以下觀察任務(wù)讓孩子觀察思考:(1)孩子常用的是塑料刻度尺,找出它的零刻度線、較大刻度對應(yīng)的刻度線、相鄰的兩條刻度線代表的長度。(2)根據(jù)觀察發(fā)現(xiàn)刻度尺的零刻度線與尺子的左端有一點點距離。尺面上的較大刻度對應(yīng)的刻度線也不在尺子較右端,也是有一點點距離。這是為什么呢?(使用過程中尺子的兩端容易磨損,如果不是這樣,刻度尺使用時間長了,零刻度線和較大值的刻度線會磨損掉,不便于測量)(3)觀察刻度尺上的數(shù)字和刻度線,它是刻在尺面的前面還是后面?這樣做的目的是什么?(數(shù)字和刻度線刻在尺面的后方,目的是測量時使刻度線緊靠被測物體,測量準(zhǔn)確)(4)有同學(xué)說刻度尺上面的刻度線這么細(xì),不便于觀察,要是能粗些不是更好嗎?他的說法是否正確?(不正確?潭染越粗,測量的數(shù)值越不準(zhǔn)確)
關(guān)于準(zhǔn)確測量為什么要估讀和怎樣估讀,可以結(jié)合類似下面的例子進行。日常生活中許多同學(xué)都進行過長度測量,如圖1中,孩子容易讀出小木塊的長度為1.5cm。如果問:小木塊的長度正好是1.5cm,不多也不少嗎?孩子會認(rèn)識到小木塊長度在1.4cm至1.5cm之間,但更接近于1.5cm,即小木塊長度在1.45cm至1.5cm之間更準(zhǔn)確。那么小木塊長度應(yīng)是多少呢?若你認(rèn)為小木塊的右邊線在刻度尺的1.45cm至1.5cm之間更靠近的1.5cm刻度線,則小木塊長度可記為1.48cm或1.49cm。這里記錄小木塊長度的三個數(shù)據(jù)中的較后一位數(shù)字都是通過估計讀取的,稱為估讀數(shù)。前面的數(shù)字都是準(zhǔn)確數(shù)。
學(xué)習(xí)長度的測量是為了我們進一步的學(xué)習(xí)物理,在學(xué)習(xí)長度的測量時,要知道長度的常用單位以及她們之間的換算: