测量的历史

0.3 测量的历史

课程学习标准

这一节你将学习——长度、质量和时间的一般测量方法

1．学习目标 知识与技能

过程与方法 知道测量的要素是单位和量度工具。

巩固使用刻度尺测量长度

能正确使用天平测量质量

能初步使用打点计时器的研究物体的运动 领悟打点计时器的工作原理 掌握间接测量的一般方法 掌握一般的估测方法

2．知识网络图

教材内容详解（现象、概念与规律）

概念辨析

1．质量

自然界中的一切物体都是由物质组成的，物体所含的物质的多少就叫质量。质量是物体

的一种属性，为什么这样说呢？例如，将一只铅笔盒从北京带到上海，它所含物质的多少并没变，因而质量不会发生变化，即物体的质量不随位置的变化而变化。物体的质量也不随状态的变化而变化，如一瓶矿泉水放入冰箱冷冻室一段时间后结成了冰，虽然状态变化了――由液态变成固态，但是质量不会变化。另外，物体的形状发生了变化后质量也不会随着改变，如将橡皮泥捏成不同的形状后泥的多少不会变，即所含物质的多少没变化。还有，物体的温

（1）质量的测量 国际单位制主单位：千克（kg ） 测量仪器：托盘天平 （2）长度的测量 国际单位制主单位：米（m ） 测量仪器：刻度尺 （3）时间的测量 国际单位制主单位：秒（s ） 测量仪器 秒表 打点计时器

度变化了，它的质量也不会随着变化。综上所述，物体的质量不随它的位置、状态、形状和温度等因素的变化而变化，因而我们说质量是物体的基本属性。

2．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。

误差跟错误不同。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而造成的。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

难点释疑

※如何进行估测？

其实，估测也是一种测量，只是相对粗糙些罢了。了解了这一点，也就不难对研究对象进行估测了。我们每个人的身体上就存在着很多比较标准――“单位”，如我们的大拇指的宽度大约1厘米，一“拃”长约2分米，还有我们自己的身高值等，这些都可以用来作为比较标准对其他物体的长度进行估测。正常人的脉搏跳动一次的时间接近1秒，我们可以利用这个特点对一小段时间进行估测。再如，日常生活中常见的一些物体的质量也可以作为比较标准进行估测，通常一只鸡蛋的质量约为50克，面值一角硬币的质量约为1克，一普通中学生的质量约50千克等，利用这些“标准”对其他物体进行比较就可以轻易地得出他们的质量的大致值了。

※常见的间接测量方法有哪些？

1．替代法：可用于测量曲线的长度

也称棉线法比较短的曲线，可以用一根弹性不大或没有弹性的柔软棉线替代曲线来测量.方法是把棉线的起点放在曲线的一端点处，让它顺着曲线弯曲，标出曲线另一端点在棉线处的记号作为终点，然后把棉线拉直，用刻度尺量出棉线起点至终点间的距离，即为曲线长度。

滚轮法比较长的曲线，可用一轮子，先测出其直径，后求出其周长，再将轮沿曲线滚动，记下滚动的圈数，最后将轮的周长与轮滚动的圈数相乘，所得的积就是曲线的长度。2．累积法：可用于测纸的厚度和细金属线的直径

如要测某一课本中每张纸的厚度，可取若干张纸（纸的张数要适量），压紧后，用最小

刻度为毫米的刻度尺量出其总厚度，然后将总厚度除以纸的张数，所得的商即是每张纸的厚度。

又如，要测细金属丝的直径，我们只要找一支圆铅笔（或粗细适当的圆柱体），将金属丝在铅笔上依次密绕适当的圈数，用有毫米刻度的刻度尺量出这个线圈的长度，再将线圈长除以圈数，所得的商就是金属丝的直径。

3．辅助工具法

圆的直径，小瓶子的高，圆锥体的高均可借助辅助工具测量.具体方法如下：

圆的物体，刻度尺的刻度无法靠近，故无法直接测量．要想测出圆的直径，可以用刻度尺和三角板配合使用，如照图１那样用一根刻度尺和一块三角板放置，也可照图２那样用两块三角板和一根刻度尺放置，测出圆的直径。

图1 图2 测量圆的直径，三角板和刻度尺如图３放置的几种方法都是错误的。因此，在测量时要避免这些错误，掌握正确的测量方法。

图3

测量圆锥高和小瓶子高的方法与圆直径的测量方法相同，如图４测圆锥高和图5测小瓶子高。

图4 图5

知识应用

1．长度和它的单位

测量的实质是比较。单位、测量工具和测量方法是测量的基本要素。

人类在长度测量中，最早是用身体的某一部分作为标准的。传说夏禹治水时，用自己的身高作为一丈，“男子汉，大丈夫”的说法据说就由此而来。古代中国，用手作长度的标准，“布手知尺”即是例证。古埃及和中国一样也是用手为尺的，古埃及人将人的肘部到中指尖的长度定为一“腕尺”。埃及的胡夫金字塔，底为正方形。其底边长曾用古埃及王胡夫的腕尺测量，恰为500 腕尺。英国人则是手脚并用的，英文foot 一词，脚与同字，这是用脚为尺的佐证。而在公元九世纪时英王亨利一世将手臂平伸，从他的鼻尖到指尖距离规定为一“码”，这则是以手为尺的明证。不管是用手还是用脚为标准，都有极大的主观随意性。

我国是较早使用测量工具测量的国家之一。远在商代，就有了制作较精细的象牙尺。现存两支，一支藏在中国历史博物馆，长为现在的15.78cm，一支藏在上海博物馆，长为现在的15.80cm。尺上都刻10 寸，每寸内刻有10 分。从这两支尺的长约为16厘米看，这是人手的一般长度，这一事实可以看出，它所使用的标准仍未脱离人体主观标准的范畴。春秋战国时期，天下纷争，度量衡也不统一，直到秦始皇兼并六国统一天下，才统一了度量衡。秦制规定长度单位为引、丈、尺、寸、分，均为十进位。这种长度单位的1 尺约为现在的23.2 厘米，沿用了两千年。

在18 世纪法国大革命以前，世界各国的长度标准极为混乱，比如我国是市尺，日本用日尺，英国用英尺，俄国用俄尺。其长度不一致，进位制也不统一，有十进位、十二进位，还有五进位的，各行其是。这在国际经济、技术交往中，极为不便，随着科学技术的发展，交通运输工具的进步，国际交往变得日益频繁，亟城破国际间长度测量标准上的诸候割据的局面。在18 世纪法国大革命以后，长度测量的客观标准是“米”。在这以后的两百年中，出现了各种各样的测量长度的仪器和各种各样的测量方法，测量范围越来越广，精度也越来越高。目前，最先进的是激光测长，精度可达10-9 米数量级。

2.质量单位

古代质量单位和长度单位的情况相似，也有多种多样的形式。我国秦代度量衡制度中规定：1石＝4钧，1钧＝30斤，1斤＝16两。与现代国际单位制比较，1斤约合0.256千克。最初的千克质量单位是由18世纪末法国采用的长度单位米推导出来的。1立方分米纯水在最大密度(温度约为4℃)时的质量，就定为1千克。

1799年法国在制作铂质米原器的同时，也制成了铂质千克基准，保存在巴黎档案局里。后来发现这个基准并不准确地等于1立方分米最大密度纯水的质量，而是等于1.000028立方分米的水的质量。于是在1875年米制公约会议之后，也用含铂90%、铱10%的合金制成千克原器，一共做了三个，经与巴黎档案局保存的铂质千克原器比对，选定其中之一作为国