师:同学们好,今天我们一起观察身边物体,认识测量体积的工具。希望大家在这节课认识测量体积工具,经历科学探究过程,养成良好思维习惯。现在开始今天的科学之旅。同学们喜欢喝奶茶吗?相信很多同学在电视机前已默默点头。那今天我们通过调配奶茶,认识测量体积的工具。奶茶主要配料有茶叶4克、蜂蜜5克、水30毫升、牛奶90毫升。茶叶和蜂蜜已用电子秤量好,现在只需量取水和牛奶。
奶茶店工作人员用量杯测量水和奶的体积。大家观察,量杯的刻度和单位在哪?可以看到量杯单位是ML(毫升),旁边有很多刻度,700毫升、600毫升、500、400、300,接着是200、100,然后就没了。100毫升以下的刻度去哪了?100毫升以下体积就测不了吗?也许奶茶店量杯不准确,看看物理实验室的量筒,应该比较标准,这是规格为500毫升的量筒。看,这部分也没有刻度。以前学过一些实验室测量工具,比如天平、刻度尺,它们是否也像量筒这样呢?一起观察下。这是天平,用来测量质量,这里有刻度线。这是刻度尺,用来测量长度,这里也有刻度线。通过观察发现,天平和刻度尺有刻度,不像量筒。是不是量筒用太久,刻度磨损了?还是生产设计就是这样?再看几个不同规格量筒,这是100毫升的量筒,这个位置没刻度线;50毫升的量筒没有;25毫升的量筒没有;再小一点,10毫升的量筒也没有刻度线。
观察这么多不同规格量筒,基本可确定生产设计量筒时,底部附近确实有一部分没有刻度线,为什么呢?观察量筒这个位置,看到什么了吗?没看清没关系,老师轻轻放一枚硬币到量筒里,现在发现什么了?对,很多同学发现量筒这个面不平整。老师咨询过制造玻璃器皿的工作人员,他们说量筒制作生产工艺上没办法做到这个面又平又圆。
现在问题来了,是这个不平整的表面导致这部分没画出刻度线吗?分析这个问题,把量筒这部分分成两部分,有刻度的上面是圆柱体。如果把体积为V1的液体倒进量筒,液面上升高度为H1;把相同体积V2的液体倒进去,液面上升高度为H2。根据圆柱体体积计算公式V = sh,当底面积相同时,V1 = V2,H1就会等于H2。同理,往里面倒入体积相同的液体,液面上升高度应该一样,画出来的刻度线间隔也就相等。而下面这部分底面积不同,倒入体积相同的液体,液面上升高度不一样,画出来的刻度线间隔也就不相等。也许有同学说,刻度间隔不相等也可以手工画刻度线,像这幅图甲乙一样。只不过每个量筒画出来的刻度线会有微小差异,这微小差异对于1000毫升可能影响不大,但对于1毫升影响就大了。而且每个量筒底部附近不平整情况是随机的,也就是说生产多少个量筒,就得手工画多少种刻度线。大家想象一下,世界每天生产这么多量筒,手工根本画不完,所以量筒在生产设计过程中,总有一部分体积没有画出刻度线。
现在同学们明白了吗?当然,也有刻度间隔不相等的,比如量杯。观察量杯刻度,能明显看出刻度线之间距离间隔不相等。同学们认真观察,量杯刻度线从下往上间隔是越来越大还是越来越小?对,大家都发现间隔越来越小。但不管间隔是否相等,底部附近总有一部分没有刻度线。
底部没有刻度线,从哪个示数开始才有刻度线呢?看看不同品牌、不同规格的量筒,它们起始刻度在哪。规格为10毫升的量筒,起始刻度是1毫升;规格为50毫升的量筒,起始刻度是5毫升;100毫升的,起始刻度是10毫升;1000毫升的,起始刻度是100毫升。大家发现什么规律了吗?对,可以发现量筒起始刻度一般是规格的1/10。也就是说在起始刻度以上,可通过量筒刻度直接读取。如果体积小于起始刻度,就无法在量筒刻度上直接读取出读数。现在请同学们思考,如果要量取8毫升液体,能选择规格为100毫升的量筒吗?显然不可以。所以选择量筒时,一定要考虑规格是否适合。认识了量筒,开始用它量取所需的牛奶和水。把刚才量取的90毫升奶和30毫升水混合倒进烧杯中。
