时间是一种尺度。从时间上看，事件发生的先后可以按
“过去—现在—未来”的序列加以确定。自古以来，人类便开始
使用各种方法来测量和记录时间。测时仪器的发展历程反映了
人类在不懈追求更精确地度量时间。
日晷是一种利用太阳的位置来测量时间的古老工具。它由
一个平面和一个指向天空的“杆”组成。当太阳移动时，杆的
影子在平面上移动，影子的位置就可以指示时间。
水钟可分为“受水型”水钟和“泄水型”水钟。“受水型”
水钟是根据水积累的量来计时，“泄水型”水钟是根据水漏出去
的量来计时。总的来说，水钟能计时是根据流水的等时性原理。
沙漏是让沙子从一个玻璃容器的一端通过狭窄通道流向另
一端来计时的工具。沙漏的流动时间是固定的，因此可以用不
同大小的沙漏来测量特定时间段。沙漏的便携性和相对精确性
使其成为航海等活动中常见的计时工具。
“受水型”水钟 沙漏
测量时间的工具
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秒表能够精确到毫秒，广泛应用于体育竞赛中，帮助裁判
准确记录运动员的成绩。在学校的体育课上，老师使用秒表来
测量学生们跑 100 米的时间，每个学生都全力以赴，希望能够
在最短的时间内冲过终点。这个过程中，秒表准确无误地记录
下了每个人的成绩，确保了比赛的公正性。
电子钟表不仅可以显示时间，还集成了闹钟、计时器等多
种功能，成为人们日常生活中不可或缺的工具。现在，很多人
出门都不再戴手表了，而是直接用手机看时间。
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物质科学·测量工具
在日常生活和科学研究中，卷尺
和标尺就是常见的测量工具，用来测
量物体的长度和物体之间的距离。
卷尺以其便携性和灵活性成为
工程师和建筑师的常备工具。无论是
在家庭装修还是在学校的手工课程
中，卷尺都能帮助人们轻松测量各种
长度和距离。钢卷尺是最常见的一种
卷尺，材质强度高且耐用。还有一种
软卷尺，通常由柔软的布料或塑料制
成，裁缝用它来测量身体，如腰围、
肩宽等数据，它适合测量曲线或软体
物品。
标尺精准度高、操作简便，广泛
应用于教育和设计领域。数学课上老
师在黑板上画图用的长长的直尺就属
于标尺，它可以测量较短距离和绘制
线段。三角尺也是常见的标尺，有多
个不同比例的边。我们在学习中也常
常用到直尺和三角尺。
测量距离的工具
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在选择新家具和规划空间布局时，为了确保每一件家具都
完美地适应空间，人们通常会使用钢卷尺来测量房间的尺寸、规
划家具的大小。在有的体检中，工作人员会用软卷尺测量我们的
腰围、胸围。在学校，当老师上几何课时，会使用标尺（直尺或
者三角尺）来绘制图形，如正方形、长方形、三角形或者一些立
体图形，以此来帮助学生们更直观地理解几何概念。
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物质科学·测量工具
电子秤和天平是常见的质量测量工具。电子秤的工作原理
基于电子传感器，这些传感器能够检测到秤台发生微小的形变，
并将这些形变转换成电信号，电信号随后被电子秤的微处理器解
析并转换为质量读数，显示在秤的数字显示屏上。电子秤能够提
供快速、准确的质量测量，非常适合需要快速读数的应用场景，
如超市、厨房。
天平的工作原理是基于力的
平衡。在最传统的形式中，天平由
一个水平梁和两个托盘组成，被测
物体放在一边的托盘上，而标准砝
码则放在另一边，通过增减砝码和
移动游码，直到两边达到平衡。当
两边的力相等时，读取标准砝码的质量和游码指示的数值，两者
之和就是被测物体的质量。天平精确度更高，需要手动操作和校
准，使用起来比电子秤复杂，更适用于实验室和科学研究。
测量质量的工具
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探索自然界的奥秘往往需要我们超越肉
眼所能见的界限。放大镜和显微镜就是这样的
神奇工具，它们使我们能够观察到微小世界的
细节。放大镜便于携带，使用方便。手持放大
镜是最常见的放大镜类型，如阅读小字，观察
邮票、昆虫、植物表面等，是自然探索的入门
工具。桌面放大镜是带有支架的放大镜，可以
固定在工作台上，适合精密工作，如钟表维
修、珠宝鉴定等。
显微镜则极大地增强了我们的观察能力，
使我们能够看到细胞甚至更微小的结构，是科
学研究中不可或缺的工具。光学显微镜是最常
见的显微镜类型，使用透镜放大图像，可以看
到微生物、细胞等。不过遇到更小的物质，比
如细菌的一些细小部分或病毒，用传统的光学
显微镜就无法清晰地观察到，这时候就要用到
更加精密的工具—电子显微镜。电子显微镜
的放大倍数极高，用于观察病毒、分子的结
构。这些观察工具不仅拓展了我们的视野，也
加深了我们对生命和物质世界的理解。
观察工具
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物质科学·测量工具
当我们拿起手中的放大镜走进
大自然，我们会发现那些平时看似
普通的小石头、叶子上竟然隐藏着
许多令人惊奇的细节。通过放大镜，
一片叶子上的细小脉络变得清晰可见，
一块小小的石头上竟
然有着复杂的纹路和颜色。更有趣的是，
当我们用放大镜仔细观察一只蚂蚁时，不
仅能看到它忙碌的身影，还能看到它身上
的细节，如腿上的关节、触角的结构，甚
至是它背上的微小纹理。
在学校的生物学课上，使用显微镜观
察洋葱表皮细胞是一个有趣的实验。学生们小心翼翼地将洋葱表
皮放在显微镜下，调整焦距，一个全新的世界便展现在他们的眼
前。轮廓清晰的细胞壁、含有遗传信息的细胞核，以及充满生命
力的细胞质，都在显微镜的放大下呈现出惊人的新世界。学生们
惊讶地发现，每一片洋葱皮都由成千上万个细胞组成。
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体积就是物体所占空间的大小。液
体是流动的，如何测量液体的体积呢 ？
这需要使用一种特殊的工具—量筒。
量筒是一种专门用于测量液体体积的透
明容器，通常由玻璃或塑料制成，形状
为细长的圆柱形。量筒的一侧有清晰的
刻度，可以帮助我们准确地读取液体的
体积。量筒不但精度高，而且使用起来
非常简单。
使用量筒的时候，先将量筒放置在
平稳的桌面上，然后慢慢地将液体倒入
量筒中。读取的时候，使自己的眼睛平
视液面的最低点（液体中间凹陷下去的
地方），与量筒上的刻度保持水平，这
样就可以准确读取液体的体积。
虽然烧杯通常不被用来精确测量液
体的体积，但它在实验室中也扮演着重
要的角色。烧杯主要用于混合、加热或
盛放液体，它的边缘有便于倾倒的倾斜
口。在需要估算而非精确测量液体体积
时，烧杯的刻度也能提供一定的参考。
测量体积的工具
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物质科学·测量工具
重量就像是地球用手拉着物体的力。
当我们用弹簧测力计测量物体的重量时，
就像是在看地球拉这个物体需要用多大的
力，弹簧测力计就是这样工作的。物体越
重，地球拉得越用力，弹簧测力计中的弹
簧就会被拉得越长。弹簧测力计上有很多
小刻度，这些刻度帮助我们看清楚弹簧被
拉长了多少。通过这些刻度，我们就知道
挂在上面的物体重量是多少了。重量是一
种特别的力，单位是牛顿（N）。
观察一下弹簧测力计，看看它的测
量范围，再观察一下它的刻度划分。在图
中，弹簧测力计的测量范围是 0 ～ 50N，
最小刻度是 1N。我们可以提起弹簧测力计
上面的拉环，把要测量的物体挂在下面的
钩子上，慢慢放开物体让弹簧测力计把物
体完全吊起来，这时候你会发现弹簧测力
计的指针往下降，等指针完全停止后，就
可以读出这个物体的重量了。
测量重量（力）的工具
弹簧测力计
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科学分级阅读 4 级
生活中，我们经常说到“重量”这个词，比如：我们在超市
买了 3 千克的橘子，就会说：“这袋橘子的重量是 3 千克。”但在
物理学中，这种说法并不准确，重量有着特定的定义和单位，我
们需要区分“重量”和“质量”这两个概念。前面已经介绍过测
量质量的工具，质量是物体所含物
质的量，是一个固有属性，不会因
为位置的改变而改变。而重量是由
于地球的吸引使物体受到的力，同
样的物体放到月球上重量就不一样
了，因为不同天体产生的引力不同，
由此导致物体的重量不同。所以说
重量是一种力，通常被称为重力。
质量 重量
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物质科学·测量工具
我们如何使用这些概念呢 ？
我 们 可 以 说：“ 这 袋 橘 子 的 质 量
是 3 千克。”
当我们把这袋 3 千克的橘子挂在
弹簧测力计的下方时，会发现弹簧测
力计的指针指到了“29”多一点的
位 置， 我 们 可 以 说：“ 这 袋 质 量 为 3
千克的橘子在地球表面的重量大约是
29 牛顿。”
这 时 候 很 多 同 学 都 会 好 奇，
“29”这个数字是从哪里来的呢 ？将
来在物理课上学到重力的时候，你就
会明白了。
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科学分级阅读 4 级
温度是表示物体冷热程度的物理量，对于环境监测、科学
研究和日常生活都极为重要。温度计是用来测量温度的仪器，
从最传统的水银温度计到现代的电子温度计，不同的温度计适
用于不同的测量环境和测量需求。
水银温度计是利用水银在不同温度下膨胀或收缩的性质来
测量温度的。酒精温度计使用的液体是着色酒精，比水银更安
全，适用于低温测量。双金属温度计由两种不同的金属片组成，
因温度变化而弯曲的程度不同，常用于测量较高的温度。电子
温度计则因其快速读数和易用性，成为家庭和工业中的首选。
有的温度计可以通过测量物体表面发出的红外辐射来计算其温
度，适用于无法直接触摸或远距离测量温度的场合。此外还有
光学高温计等，这些测量温度的工具都有各自的使用场景。
测量温度的工具
体温计
酒精温度计
双金属温度计
光学高温计
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物质科学·测量工具
在容易感冒的季节，家庭中的水银温度计、电子温度计可
以帮助我们快速检测体温，以便及时发现体温异常。在室外测量
天气的温度时，酒精温度计比较合适，特别在比较寒冷的地区，
人们常用酒精温度计测量冬季的室外温度。在用烤箱烹饪食物
时，双金属温度计可以较为准确地测量出烤箱或者食物的温度，
保证食物的美味。在科学实验中，精确的温度测量对于控制实验
条件和解析实验结果至关重要，温度计的应用确保了实验的准确
性和可靠性。
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科学分级阅读 4 级
湿 度 是指空气中水蒸气的含
量，对于人们的舒适感、物品的保
存状态乃至气象预报都有着重要的
影响。湿度计是用来测量某些物质
湿度的仪器。从简单的毛发湿度计
到高精度的电子湿度计，不同类型
的湿度计应用于家庭、工业、农业
和气象等多个领域。
在我国南方的一些地区，梅雨
季节的来临会导致空气中湿度大幅
度增加，家庭中的电子湿度计可以
帮助我们监控室内湿度，适时使用
除湿机可以降低室内湿度，保持人
体的舒适感。在博物馆和图书馆，
湿度的精确控制对于保护珍贵的文
物和书籍不受潮至关重要。在农业
领域，湿度的监测可以帮助农民掌
握农作物的生长环境，优化灌溉和
仓储条件。
测量湿度的工具
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物质科学·测量工具
从日晷、水钟到电子钟表的时间测量工具的进
化角度，思考时间测量技术的发展如何影响了人类
社会的日常生活和科学研究 ？
思 考
日晷 水钟 沙漏
卷尺 标尺 电子秤 天平
质量 电子传感器 显微镜 体积
量筒 弹簧测力计 重量
重力 湿度
词 汇
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