在探究中寻找物理规则

【摘 要】本课学习旨在培养学生关于长度和时间的测量技能，懂得物理的测量规则，体会物理测量的意义，促进学生科学思维的养成。教学设计需把握初中物理课程标准的理念和要求，深刻领会苏科版物理教材编写的意图和特点，精心创设系列的测量活动，凸显学生的探究行为，并以评价促进学习。

【关键词】实验探究；长度的单位及测量；教学设计

【中图分类号】G633.7 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009（2017）03-0024-03

【作者简介】许帮正，江苏省无锡市教育科学研究院（江苏无锡，214001）教研员，正高级教师，江苏省特级教师，全国优秀教师，“江苏人民教育家培养工程”培养对象，江苏省“333高层次人才培养工程”培养对象，长三角初中物理学科专家，苏州大学物理专业教育硕士研究生导师。

“长度和时间的测量”是研究运动的基础，且“测量”应是学生终身必备的技能，是科学素养。《义务教育物理课程标准（2011年版）》对此内容的要求是：会根据生活经验估测长度和时间、会选用适当的工具测量长度和时间。其中，“用刻度尺测量长度、用表测量时间”是课标规定的学生必做实验。教材把课程标准的要求转化为具体的教学任务和教学策略，其结构是十分清晰的（图1）。

笔者在设计本课教学时，把握课程标准，领悟编者意图，构建以“探究行为”为核心学习行为的初中物理课堂，注意通过测量活动使学生掌握技能并形成科学思维，认识到长度的测量不等于刻度尺的使用，测量是按照一定的规则对事物进行量化的过程。具体的教学实施过程如下。

一、课题引入

出示图2学校田径运动会跳远、跑步的场景，请学生回答如何比较“跳得远、跑得快”，知道学校田径运动会离不开长度和时间的测量。意识到测量就在身边。

（设计意图：用好学生身边的课程资源，从生活走进物理。）

二、“长度的单位及测量”教学流程

【活动1】比较课桌的长、宽、高。

（1）目测课桌长、宽、高，并比较它们的长度。

教师小结：测量的实质就是比较，有时候目测就可以。

（2）不用尺，你如何比较自己的课桌和同学的课桌，哪个长？说说你的做法。

学生有采用“拃”作为标准，有采用“书本长度”作为标准，教师评价学生的估测方案，肯定他们测量时都有寻找“标准”的意识。

教师找相距较远且标准不同的两位学生阐述谁的桌子更长，学生很难回答，再问原因所在，意识到测量时“标准”不统一。

教师小结：测量的过程就是比较的过程，是将待测的量与标准量进行比较的过程。科学的比较方式是先确定一个公认的标准量，物理学中把公认的标准量叫作单位。关于长度的测量，人们也一直在寻找着标准。

教师介绍古时人们采用的长度标准，说明现在的长度标准及国际单位“米”和符号“m”；出示米尺并结合手势说明“米”的大致长度；通过实例引导学生进行单位换算。

【活动2】这个物体有多长？

先后出示三幅模拟测量图（图3），请学生读数并组织评价。

抽取学生汇报读数情况如下：

甲图：0.6m；0.7m

乙图：0.57m；0.58m

丙图：0.572m；0.573m

教师提问：

（1）为什么甲、乙、丙读数结果会不同？（2）三组结果中，哪一组数据相差最小？

教师小结：刻度尺的分度值不同，测量结果会不同；分度值越小，测量结果越精确。测量的目的是为了使结果逼近真实值，读数时应根据分度值做出估读。

【活动3】练习使用刻度尺。

这个活动可以分解成以下4个方面：

（1）明确使用规范。

①刻度尺的选择和读数规范：请学生先观察供测量用的刻度尺。思考如下问题：是否可以用来测量书本宽度？分度值是多少？记录时选用什么单位合适？需要估读到哪一位？

②刻度尺测量时的操作规范：请学生阅读书本中的“信息快递”，向同学演示测量物理课本宽度的操作。组织评估活动，明晰操作规范，尤其是使用有厚度的刻度尺，注意使刻度线紧靠被测物体。

（2）测量物理课本的宽度。

请学生选用毫米刻度尺，按照操作规范，测量并记录3次测量结果。教师选择一组“课本宽度”数据填入表1。

教师提问：①同一把尺子，三次测量结果为什么会不一样？②怎样减小测量误差？

教师小结：每次估计值不一样；为减少误差，需要求平均值。由于书本的宽度是测量的结果，所以平均值位数由刻度尺最小分度值决定。取计算的平均值“18.47cm”作为最终测量结果。

（3）测量物理课本内页纸张厚度。

学生操作：先讨论方案，测量内页纸张总厚度，计算每张纸的厚度，最后求平均值。

教师提问：①刻度尺直接测量是否可行？②為尽可能减小误差，选择测量多少张合适？③选择什么长度单位？如何处理实验数据？课堂实际处理结果如表2（参考数据）。

教师小结：采用合适的方案，可以减小测量误差。例如测量纸张厚度时我们可以采用“测多算少”的方法。

（4）进一步了解测量长度的工具。

介绍图4中的长度的测量工具。

精度最高：螺旋测微器。

精度高并能实现特殊测量：游标卡尺。

方便测量弯曲物体：卷尺。

常用：直尺、三角板。

教师提问：①装窗户玻璃一般要用分度值为多少的呢？②测量操场长度用哪一种，分度值为多少合适呢？

教师小结：刻度尺的选用要根据实际需要而定，例如裁缝一般用分度值为1cm的刻度尺。

教师出示螺旋测微器（图5）并请学生思考：螺旋测微器的最小分度值可以达到0.001mm，请想一想，如何才能标出这么小的分度值？

教师简单介绍螺旋测微器的原理并指出人类对测量工具的改进是一种智慧。

（设计意图：本环节是本课的核心，通过2组测量活动，在第2组测量活动中设置了4组具体的测量任务，使学生在探究中知道“用刻度尺测量长度”的规范和技能，会用刻度尺进行常规测量和设计测量，了解测量误差形成的原因并思考减小误差的方法，培养学生根据需要选择合适刻度尺的意识。皮亚杰的“发生认识论”认为，活动是认识的源泉，也是思维发展的基础，在认识不断演变建构过程中，主体活动是第一性的，是发展的根本原因。“活动”的主体是学生，“外在的活动”是观察、操作、动口，“内在的活动”是思维。所以在活动实施中以“问题”为导向，以问题链为导引，凸显学生的探究行为，促进了外在活动与内在活动的融合，同时注重以评价促进学习。）

三、“时间的单位及测量”教学流程

请学生说出事先所知道的时间单位、符号及相互间的换算关系，点明“在国际单位制中，时间的单位是秒，符号：s”。

【活动1】观察“机械秒表”。

（1）请学生拿起桌上的机械秒表，按动按钮，使之启动、暂停和归零。

（2）看一看大表盘指针转动一周所经历的时间是多少？分度值是多少？

【活动2】试一试，测一测。

（1）按动秒表读数；

（2）测出静坐时脉搏跳动20次的时间。

测量活动主要由学生自行进行，教师只在学生碰到困难时个别指导。

（设计意图：本环节通过2组具体的测量活动，让学生基于生活经验，了解时间单位；在实践中了解机械秒表的使用方法和读数规则。）

【作业设计】

（1）在自己身上找到“尺”和“表”，用来测量操场一圈的长度和行走一圈的时间。

（2）利用中国地图，设计一个简单方案，测量上海到北京的高铁长度，看看测量的误差。

（设计意图：对本课所学技能的迁移，体现从物理走向社会。）