摘 要：物理是一门以观察、实验为基础的科学。测量贯穿于物理教学始终。弄清楚测量的意义和实质及单位的规定，知道测量的注意事项，了解测量常用的特殊方法，教学中穿插一些有趣的习题及故事提高学习兴趣、培养学生的学科素养、活跃课堂气氛，也能提高学习成绩。
关键词：兴趣;学科素养;综合素质
一、 测量的意义：为了做出准确的判断，得到精确的数据
通过观察图1中间两个圆的大小，图2两条竖线的长短，并让学生做出判断。再用尺子测量其大小和长短。结果发现跟视觉判断结果不一致。课本图3中判断水温的插图也说明凭人的感觉判断温度也不准确。要得到非常精确的数据更不可能。而在生产和生活中，人们经常需要做出准确的判断，得到精确的数据。比如：在工厂里，要想把成百上千个零件装配成一台复杂的能运转正常的机器，在制造和检验时，必须保证零件大小的精确度。因此，必须使用各种计量器具进行测量，引出测量的意义。
二、 测量的实质：比较
所谓比较，就是用一个事先确定好的标准与被测量的物体去对比。这一标准就是我们讲的单位。所测的量是标准量的几倍就是几个单位。比如人们常用步长来度量教室的宽度。从门走到窗户，走了几步，就是几个步长。因此，在测量任何一个物理量前，都得先规定好这一物理量的单位。测量中如果标准变化了，测量结果也会跟着改变。（标准变小了，所测得的结果就会变大，反之标准变大了，测量结果则变小。）如：测量一匹布的长度，用一个胖人的腰围为标准结果为8围的话，用一个瘦人的腰围为标准，结果就会变成10围甚至更多。另外，如：测一个物体的质量时，用了磕掉了一块的砝码，（砝码的质量变小，但标的数字并没有改变）那么由于标准变小，所以所得的结果偏大。用拉长了的皮尺测物体的长度，由于标准变大，所以测量结果变小。
三、 标准的选择（即单位的规定）
如果没有统一的计量单位，不同国家、地区计量的数据不能通用，就会给不同国家、地区间的交流与合作带来极大的障碍。因此，所选的标准应是一个与时间、地点等没有关系的，经久不变的国际统一的标准。如：一米的长度最初定义为通过巴黎的子午线的长度从地球赤道到北极点的距离的千万分之一。其实，地球也会随时间而发生变化，地球上通过巴黎的子午线的长度并非一直不变。所以这样定义也不太科学。于是从1983年起，米的长度被定义为“光在真空中一秒传播距离的299792458分之一”。由于光在真空中的传播速度不会随时间地点的改变而改变。因此，这样规定就更科学。再比如1摄氏度的规定：把一标准大气压下纯净的冰水混合物的温度规定为0摄氏度，沸水的温度规定为100摄氏度，把0摄氏度到100摄氏度之间的部分100等份，每一等份为1摄氏度。这样的规定就不受时间地点的影响，一直沿用至今。
四、 测量时应注意的事项
（一）观察：观察所用工具的量程，分度值、零刻线的位置
看清量程，防止所测量的量超过了量程导致损坏测量工具，或所选的测量工具量程太大导致测量的结果误差太大。
认清分度值，分度值是指最小一份表示的量。分度值越小测量结果越精确。且认清分度值有助于快速准确地读数。
看清指针是否对准零刻线，如果没对准就需要调零（如使用电流表、电压表、多用电表时，首先要机械调零）。读数时要从零刻线的位置算起，否则会出现读数错误。
（二）选择合适的测量工具
根据测量的需要选择合适量程与分度值的测量工具。（分度值越小测量结果越精确。但是，并不是测量结果越精确越好。如：量窗户玻璃，需要精确度高些，就用毫米刻度尺，而做窗帘时精确度稍低些，用厘米刻度尺就可以了）。
五、 测量常用的特殊方法
有些量直接测量比较困难，或用普通的方法测出的结果误差太大。因此，需要用一些特殊方法来测。测量常用的特殊方法有：
1. 累积法（也叫积少成多法） 比如：测一张纸的厚度，一枚大头针的质量，细铜丝的直径等。
2. 辅助工具法 比如：测硬币的直径，圆锥的高度。
3. 替代法 比如：测地图上一段铁路线的长度，汽车计量路程，电阻的测量。
六、 误差
在测量过程中，测量值与真实值之间总是有差异，把这种差异叫误差。引起误差的原因大致分三种：（1）测量工具不准确，（2）实验原理不合理，（3）读数时的观测等。误差是不可避免的，只能尽量减小。选择准确度高的测量工具可减小由于测量工具准确度不够引起的误差。用多次测量求平均值减小由于读数产生的误差。（刻度尺测长度时，要求估读到分度值的下一位，也是为了减小误差）
七、 常见的与测量有关的习题
1. 图4所示的是用温度计分别测得的冰和水的温度，那么冰的温度是℃，水的温度是℃。
答案：-22℃，38℃。说明：重点考查读数时认清分度值，注意零刻线的位置。
2. 铁的体积随温度的变化比较明显。用一把刚从冰箱的冷藏室中取出的刻度尺测量一个物体的长度。则测量结果，若将铁尺在火上烤一烤，则测量结果。（填“偏大”“偏小”或“不变”）
答案：偏大，偏小。说明：重点考查比较的标准变大，测量结果变小，标准变小测量结果变大。
3. 有甲、乙丙三把刻度尺的量程与分度值都不同，甲（10m，1dm），乙（1m，1cm），丙（20cm，1mm）请问哪把刻度尺最好，说明原因。
答案：不能确定。因为刻度尺分度值越小测量结果越精确。但并不是测量结果越精确越好，应该根据测量对象的尺度及实际需要综合分析选择合适的刻度尺，在不知道具體的测量对象及测量要求时，不能确定用哪把尺最好。
4. 如图5所示的玻璃容器中装有体积为V的水，现只用一把直尺如何测出这一玻璃容器的容积大约为。
答案：（1）先把瓶子正放，用直尺量出瓶底到液面的高L1;
（2）再把瓶子倒置，用直尺量出液面到瓶底的高度L2;
（3）计算得出瓶的容积为V容=V水+V空=V+L2×V/L1。
5. 要测量出一只圆形空碗的碗口边缘的长度，你能设计几种测量方法？
答案：（1）在水平桌面上铺一张白纸，把碗倒扣在纸上，沿着碗边画出碗口对应大小的圆，利用直尺和三角板测出圆的直径
D，用πD計算出周长。
（2）把透明胶沿着碗边贴一圈，然后将贴上去的透明胶轻轻地揭下来，测出其长度即可。
6. 用刻度尺和天平及一块厚薄均匀的硬纸板怎样测出地图上人工湖的面积
答案：（1）在硬纸板上描出地图上的人工湖，并剪下来。如图中的B;
（2）从同一块纸板上画出边长为a的正方形，如图A;
（3）天平测出A和B的质量分别为mA和mB;
（4）算出人工湖的面积。
八、 教学中用到的几个与测量有关的有趣事例
1. 曹冲称象。这个故事是学生非常熟悉的，让学生讲述这个故事启发引导他们得出其中用到的测量方法——等效替代法。
2. 古希腊的智者测量金字塔的高度。金字塔的底部是正方形，四个侧面都是相同的等腰三角形。要测金字塔的高度应该怎么办呢？公元前600年前，当古希腊的智者泰勒斯看到金字塔在阳光下的影子想到了这样的办法：在阳光角度很合适一天。他找出金字塔正方形一边的中点并做上标记。然后让一个人笔直的站立在沙地上，他不断地测量这个人影子的长度。当影子的长度和他的身高相等时，他立即跑过去测量金字塔影子的顶点到做标记的点的距离，再稍做计算，就得出了这座金字塔的高度。
（在讲用辅助工具法测量圆锥的高时，补充这一故事，扩展了学生的思维，提高了学习的兴趣，也活跃了课堂气氛。）
3. 漏刻。是古代中国用来记录时间的工具。漏，指漏壶。刻，指箭刻，箭上有刻度，是放置在漏壶内以标记时刻。
漏刻分为沉箭漏和浮箭漏两种。沉箭漏的原理如图6所示，只有一个壶，壶的底部有小孔，壶中有箭刻，箭下以一支箭盘相托，浮于水面。使用时，壶中的水由小孔流至壶外，箭刻随之逐渐下降，以显示时间。由于液体的压强随深度的降低而减小，滴水速度受到壶中液面高度的影响。液位高，滴水速度较快，液位低，滴水速度较慢，所以这种漏刻，先后流量不一，故其计时精度不会高，只能在日常生活中作为粗略的时段计时工具。
图7
晚一些发明的浮箭漏解决了上述问题。它分供水的播水壶、接水的受水壶两部分，把箭刻放入受水壶中。使用时，受水壶中的水不断地升高，箭刻便逐渐随之上浮以显示时间。为了保证播水壶的水流速稳定，在前面的播水壶上方再加一只播水壶。后来也有加多个播水壶，形成多级漏壶。如图7所示。
（通过这一工具的介绍。让学生了解中国悠久的历史，灿烂的文明。体会古代中国人的聪明才智。增强民族自豪感。同时也加强了压强，浮力知识的理解。）
4. 爱因斯坦的故事
伟大的发明家爱迪生有一次要求助手阿普顿测量一只灯泡的体积，阿普顿是普林顿大学数学系的高才生，又在德国深造了一年，数学素养相当不错。他拿着这只梨形灯泡打量了好半天。又特地找来皮尺上下量了尺寸，画出了各种示意图，还列出了一道又一道算式。一个小时过去了，他满头大汗，仍是“只算好了一半”。爱迪生附耳告诉他：“把这些水倒进量杯里，看一看它的体积，就是灯泡的容积了。”阿普顿恍然大悟。
（若不弄破灯泡，玻璃体积不计，你还有其他方法吗？要测量形状不规则的小石头的体积，应用什么法，引出排液法。）
教学是一门技术，更是一门艺术。只要我们在工作中不断地思考，不断地改进。就一定能在教学中取得满意的效果。
参考文献：
[1]杨鑫.好玩的长度单位[J]初中生学习（低）.2014（3）：22-23.
作者简介：李敏，甘肃省白银市，白银市第十一中学。
