（秦皇島市第一中學(xué) 河北秦皇島 066006）

游標(biāo)卡尺是《物理選修3-1》附錄中的內(nèi)容。《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求學(xué)生能夠正確使用高中物理實(shí)驗(yàn)的基本儀器，包括了解使用要求，辨明儀器的測(cè)量范圍和最小分度值，正確操作，正確讀數(shù)等。游標(biāo)卡尺的測(cè)量原理在水銀氣壓計(jì)、電流表及雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中都有拓展應(yīng)用，在歷年高考中反復(fù)考查。因此，在高中實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師十分重視游標(biāo)卡尺的教學(xué)。但是由于日常教學(xué)中存在重讀數(shù)輕原理的現(xiàn)象，學(xué)生不能精準(zhǔn)理解其測(cè)量原理，以致不能熟練掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，在考試中頻頻失分。因此，在日常教學(xué)中教師應(yīng)該重視對(duì)其測(cè)量原理的教學(xué)研究。

在下面的教學(xué)設(shè)計(jì)中筆者采用了探究式教學(xué)法，通過層層深入的任務(wù)設(shè)置，降低學(xué)習(xí)難度，使學(xué)生逐漸發(fā)現(xiàn)規(guī)律、找到測(cè)量長度的新方法，進(jìn)而掌握游標(biāo)卡尺的測(cè)量原理和讀數(shù)方法。小組合作探究式學(xué)習(xí)，為每一位學(xué)生的思考、探索、發(fā)現(xiàn)提供開放的空間，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

我們給學(xué)生提供兩組器材：邊長比為10：9的兩種正方形卡片，大卡片20張，小卡片10張；最小分度值之比為10：9的兩把刻度尺；游標(biāo)卡尺。

本節(jié)課共設(shè)計(jì)四項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)一：合作探究——利用正方形卡片的邊長差找到精度為0.1mm的測(cè)量方法。

為了降低難度將該實(shí)驗(yàn)分解成三個(gè)任務(wù)：

任務(wù)1：用卡片確定0.4mm的長度。大卡片邊長代表1mm，小卡片邊長代表0.9mm，其邊長差為0.1mm。

圖1

學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)很容易得出四大與四小緊密排列總長度之差為0.4mm(如圖1)，即0.4mm=0.1mm×4。

任務(wù)2：用卡片確定3.4 mm的長度。

圖2

按照任務(wù)1的思路需要34張大卡片和34張小卡片，但我們只提供了20張大卡片和10張小卡片，因此需要調(diào)整思路。學(xué)生稍加嘗試便能想到在0.4mm的基礎(chǔ)上再加上3個(gè)大卡片即可(如圖2)，于是得到結(jié)論2：3.4mm=3mm+0.1mm×4。

任務(wù)3：用兩把尺確定兩個(gè)零刻線之間的距離為3.4mm和1.2mm。

任務(wù)3從卡片游戲過渡到測(cè)量工具，難度再一次加大。由于卡片是分散的，學(xué)生可以根據(jù)需要靈活選取并調(diào)整卡片的數(shù)目，但是刻度尺相當(dāng)于連在一起的卡片，選用尺上的哪一部分刻度是第一個(gè)難點(diǎn)，從兩卡片的邊緣對(duì)齊到尺的兩條刻度線對(duì)齊是第二個(gè)難點(diǎn)。因此，該任務(wù)設(shè)置了兩個(gè)待測(cè)長度：3.4mm和1.2mm。對(duì)比任務(wù)2，學(xué)生經(jīng)過嘗試不難發(fā)現(xiàn)3.4mm的測(cè)量方法與任務(wù)2相似，用主尺的三個(gè)格代替3張大卡片，剩下的0.4mm應(yīng)為主尺與游標(biāo)尺連續(xù)四個(gè)格的長度之差(如圖3)。同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考并找到用刻度線對(duì)齊代替卡片邊緣對(duì)齊的方法。有了3.4mm的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生比較容易確定1.2mm的長度并得到結(jié)論3：測(cè)量值＝主尺整毫米刻度+主尺與游標(biāo)尺最小分度值之差×與主尺對(duì)齊的游標(biāo)尺的刻度值N。

實(shí)驗(yàn)二：十分度游標(biāo)卡尺的讀數(shù)和使用

圖3

任務(wù)1：閱讀教材認(rèn)識(shí)游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)。

任務(wù)2：找出游標(biāo)卡尺與實(shí)驗(yàn)一中兩把尺的共同點(diǎn)，根據(jù)結(jié)論3總結(jié)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法。

游標(biāo)卡尺的主要結(jié)構(gòu)即兩把尺，尺身上標(biāo)有其測(cè)量精度即兩把尺的最小分度值之差。學(xué)生通過對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，把結(jié)論3中“主尺與游標(biāo)尺最小分度值之差”替換為“精度”即得到游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法：讀數(shù)=主尺整毫米刻度+精度×與主尺對(duì)齊的游標(biāo)尺的刻度值N 。

實(shí)驗(yàn)三：拓展應(yīng)用——討論二十分度和五十分度的游標(biāo)卡尺的測(cè)量原理和讀數(shù)方法

實(shí)驗(yàn)四：用硬紙板自制一把10分度的游標(biāo)卡尺。

教學(xué)反思：本節(jié)課通過卡片游戲展開探究式教學(xué)，學(xué)生在完成任務(wù)的過程中逐漸發(fā)現(xiàn)規(guī)律并找到測(cè)量長度的新方法，有效降低了學(xué)習(xí)難度。利用從卡片到尺的過渡，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)了從具體到抽象、從經(jīng)驗(yàn)到規(guī)律的升華，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力和抽象概括能力。