长度的测量误差的教案示例之一
长度的测量误差的教案示例之一
(一)教学目的
1.学会用刻度尺测量物体的长度，能正确地记录测量结果。
2.知道读数时要估读最小刻度的下一位数字。
3.知道测量有误差，通过多次测量取平均值可以减小误差。知道误差和错误有区别。
(二)教具
示教刻度尺、长方体木块、学生自备透明三角尺。
(三)教学过程
1.测量(着重讲测量的意义)
让学生观察课本图1-1和图1-2，比较两条线段和两个圆面积的大小，再让学生用尺子量量，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，靠我们的感觉直接判断，并不总是可靠。不仅很难精确，有时甚至会出现错误。
在观察和实验中，经常需要对各种物理量做出准确的判断，得到精确的数据，就必须用测量仪器来测量。例如：用刻度尺测量物体的长度，用秤来测物体的质量，用钟表来测时间的长短，用温度计来测量温度的高低。
长度是最基本的物理量，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，有助于我们学会其他测量仪器和了解测量的初步知识。
2.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。它们的代表符号分别是km,dm,cm,mm,μm。(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：常用铅笔笔心直径大约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。
3.正确使用刻度尺
①刻度尺的刻度：让学生观察刻度尺，并依次回答课本上的问题。关于量程和最小刻度值，应给学生以简单的解释。零刻度有磨损的刻度尺，可用没磨损的其他刻度做为测量的起点，这时末端读数与起点刻度数之差，才是被测物体的长度。
②刻度尺的使用：学生对刻度尺比较熟悉，自认为都会使用，实际上在使用中经常出错。因此要引导学生发现自己使用刻度尺出现的错误，自觉地纠正，养成按规则要求操作的习惯。
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(即有刻度的一面向上)。学生在测量时，故意让学生将身体向左偏、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1-7)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1-6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边那一条刻度线，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.正确记录测量结果
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。
5.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。像测量中，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。
6.想想议议
通过学生的议论，帮助学生总结出正确使用刻度尺的规则。可按实际测量的过程总结。①测量前先观察刻度尺，看零刻度是否磨损，确定以哪条刻度线做测量的起点;明确最小刻度值，了解应估读到哪一位数字。②刻度尺放置应立在被测物体的面上，不能歪斜。③读数时视线要垂直尺面，并对正观测点。④读取数值时要估读出最小刻度的下一位数。⑤记录测量结果时，要标注单位。
(四)说明
用刻度尺测量长度是物理实验的基本技能，也是其他测量仪器正确读数的基础。掌握了刻度尺的使用规则，也很容易将技能迁移到温度计、停表、弹簧秤、电流表等测量仪器的读数上。因此本节把刻度尺的使用规则作为重点。
在教法上采取了错误尝试的方法。刻度尺学生比较熟悉，也经常使用。如果直接告诉学生应怎样使用刻度尺，难以引起重视，甚至引起学生反感而失去学习兴趣。利用错误尝试法，让学让暴露使用刻度尺的错误，找出错误的原因。不仅能激发学生的学习兴趣，也能做好实验测量。
刻度尺使用规则的表述，涉及立体几何术语，教学中应回避，宜采用通俗的说法。重要的是让学生能正确的操作，范文，教学中应通过示范操作帮助学生掌握使用规则。
误差和有效数字的理论比较深，在本节课不宜涉及过多。仅让学生知道由于估读出最小刻度值的下一位数，就必然存在误差。知道估读的数字是有意义的，它能告诉我们真实值在哪个范围，它跟它前面的数字都是有效的。应该告诉学生，在计算平均值时，有效数字的位数要跟测量值的位数相同。
注：本教案依据的教材是人教社初中物理第一册第一章。
