高中物理人教版 (2019)必修 第三册3 实验：导体电阻率的测量多媒体教学ppt课件

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　　生活中，我们常用刻度尺来测量物体的长度。那么，能否用刻度尺测量一根细金属丝的直径呢？为什么？
　　能否用刻度尺进行如下测量？　　(1)用刻度尺测量水杯的高度和口径。　　(2)用刻度尺测量细金属丝的直径。
环节一：认识游标卡尺的结构
　　如图所示是游标卡尺的结构图。　　游标卡尺的主要部分是主尺A和一条可以沿着主尺滑动的游标尺B。
　　主尺的刻度与刻度尺的刻度有什么关系？　　游标卡尺和主尺的单位都是mm。　　如果把游标尺的零刻度线与主尺的零刻度线对齐，你有什么发现？　　游标尺的总长度为9 mm，比主尺的1 cm(10 mm)短1 mm。
　　游标尺为10格、20格和50格的游标卡尺上，可移动的游标尺的单位刻度各是多少呢？　　10格的游标卡尺的总长为9 mm，因此，单位刻度是0.9 mm。　　20格的游标卡尺的总长为19 mm，因此，单位刻度是0.95 mm。　　50格的游标卡尺的总长为49 mm，因此，单位刻度是0.98 mm。
　　移动游标卡尺的游标尺，使游标尺的任意刻度线(除零刻度线和末刻度线)与主尺的任意刻度线对齐，游标尺的其他刻度线与主尺刻度线之间有什么关系？　　游标尺的一条刻度线(除零刻度线和末刻度线)与主尺的一条刻度线对齐时，游标尺的其他刻度线就不可能与主尺刻度线对齐了。
　　游标卡尺就是利用主尺的单位刻度(1 mm)与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值来提高测量精度的。　　根据游标尺上格数的不同，游标卡尺又分为10分度、20分度和50分度三种。三种不同的游标卡尺，精度不同，其中50分度的游标卡尺精度最高。
　　10分度的游标卡尺的测量原理是什么？　　10分度的游标卡尺，其游标尺的总长为9 mm，每一分度为0.9 mm，与主尺的分度相差0.1 mm。如果量爪并拢时游标尺的零刻度线与主尺的零刻度线对齐，则它们的第一条刻度线相差0.1 mm。
环节二：游标卡尺的原理
　　那如果我们让游标尺的第一条刻度线与主尺第一条刻度线(1 mm)对齐，又会怎样呢？　　游标尺的零刻度线与主尺的零刻度线相差0.1 mm。　　如果此时恰好能在游标卡尺的外测量爪处之间放入一细金属丝，那么，该金属丝的直径为多大？　　该金属丝的直径为0.1 mm。
　　此时游标尺向右移动0.1 mm。同样，如果游标尺的第二条刻度线与主尺的第二条刻度线(2 mm)对齐，游标尺需向右移动0.2 mm。此时游标卡尺的外测量爪之间的距离就为0.2 mm。如果游标尺的第六条刻度线与主尺的第六条刻度线(6 mm)对齐，游标尺需向右移动0.6 mm。如果游标尺的第10条刻度线与主尺的1 cm 刻度线对齐，则游标尺需向右移动1 mm。这样就可以将主尺刻度线无法读出的0.1 mm、0.2 mm、0.3 mm……通过游标尺的哪条刻度线与主尺刻度线对齐读出，提高了测量的精度。
　　如果是20分度游标卡尺，其游标尺的总长为19 mm，每一分度为0.95 mm，其单位刻度与1 mm的差值为0.05 mm。　　同理，50分度游标卡尺的单位刻度与1 mm的差值仅0.02 mm。　　由此可见，游标卡尺的分度值越高，精度越高。
　　根据游标卡尺的原理，若使用游标卡尺测量物体的长度，该如何读数呢？　　游标尺可以把主尺刻度的1 mm 以下的部分读出来。因此，在读数时，要先读主尺刻度，再通过游标尺的零刻度线位置，确定1 mm 内的距离。
环节三：游标卡尺的读数和使用
　　若某被测物体的长度如图所示，则该物体的长度为多少?　　上图中主尺的读数是多少？　　21 mm。
　　若某被测物体的长度如图所示，则该物体的长度为多少?　　游标尺上第几条刻度线(除零刻度线外)与主尺刻度线对齐？说明游标尺的零刻线与其左侧的主尺刻度线相差多少？　　第八条刻度线。说明游标尺的零刻度线与其左侧的主尺刻度线间相差0.8 mm。
　　若某被测物体的长度如图所示，则该物体的长度为多少?　　结合主尺和游标尺的读数可以得到被测物体的长度是多少？　　21.8 mm。
　　如果使用20分度游标卡尺测物体的长度，其读数仍用主尺的读数加上游标尺的读数。但要注意，20分度游标卡尺的分度值为0.05 mm。因此，若以毫米为单位，被测物体长度的末位应到小数点后两位。
　　除了游标卡尺外，螺旋测微器也是精度较高的测量工具。　　如图所示是螺旋测微器的结构图。　　螺旋测微器的刻度分为固定刻度和可动刻度。
环节四：认识螺旋测微器的结构
　　对照刻度尺的刻度，螺旋测微器的固定刻度与刻度尺的刻度有什么关系？　　螺旋测微器的固定刻度与刻度尺的刻度一样，只是量程小很多。　　螺旋测微器的测微螺杆上有许多螺纹，两个螺纹间的距离称为一个螺距。
　　螺旋测微器是如何提高测量精度的呢？　　和游标卡尺类似，螺旋测微器也是通过可动刻度提高测量精度的。螺旋测微器的固定刻度部分由一条中线分为上、下两部分刻线，下面标有数值的刻线部分与刻度尺一样，最小刻度为1 mm，上面的每一条刻线将1 mm平均分为两份，故螺旋测微器相邻上、下两条刻度线间的距离为0.5 mm。转动旋钮，使旋钮、微调旋钮和测微螺杆一起移动，此时会改变固定刻度部分露出的刻度值。
环节五：螺旋测微器的原理
　　调节螺旋测微器的旋钮，使旋钮左侧边缘与固定刻度的零刻度线对正，同时观察可动刻度的零刻度线与固定刻度的中轴线是否对齐。然后转动旋钮，观察旋钮转动一圈，旋钮沿固定刻度移动的距离。
　　其实，螺旋测微器的原理与我们走旋转楼梯上楼一样。螺旋测微器的固定刻度相当于楼高，固定刻度的分度值对应一个楼层的高度，可动刻度的50个等分的刻度相当于一个楼层之间的旋转楼梯的个数。当我们每登上一个楼梯台阶时，我们同时在竖直方向上上升一定的高度，如图所示。这与螺旋测微器的可动刻度每旋转一格，对应测微螺杆沿固定刻度方向前进或后退一定的距离是一致的。
　　综上分析，当我们转动旋钮使可动刻度旋转一格时，就可以实现测微螺杆前进或后退0.01 mm。由此可知，螺旋测微器能够测量出0.01 mm的距离，其精度为0.01 mm，比50分度游标卡尺的精度还要高。　　测微螺杆左端与测砧接触，则可动刻度的左边缘与固定刻度的零刻度线重合。旋动螺杆，测微螺杆与测砧分开一定的距离，可动刻度的左边缘与固定刻度的零刻度线也同步分开同样的距离，基于此就可以进行测量了。　　实际测量时，并不是每次旋转旋钮都能使可动刻度恰好转动一格，有时可能不足一格，此时和刻度尺测量一样，我们还需要估读。
　　使用螺旋测微器进行测量时，转动旋钮，测微螺杆连同固定刻度一起移动。和游标卡尺一样，读数时，要先读固定刻度的读数，再读可动刻度的读数。　　若某物体的测量值如图所示，那么，该如何读出其数值呢？
环节六：螺旋测微器的读数和使用
　　先读固定刻度值，根据图中可动刻度左边缘露出的刻度线可知，固定刻度值为9 mm。再读可动刻度的数值，根据图中固定刻度的中轴线对应的位置可知，可动刻度的格数超过4格而不足5格，而每一分度为0.01 mm，因此，可动刻度的读数为0.043 mm或0.044 mm，最后的末位3或4为估读位。两者相加就得到了被测物体的长度为9.043 mm或9.044 mm。　　螺旋测微器需要估读，且以mm为单位，有效数字到小数点后三位。
　　螺旋测微器量程较小，通常用来测量微小尺寸的物体。　　使用螺旋测微器进行测量时，应先使测微螺杆和测砧接触，并观察可动刻度的左边缘与固定刻度的零刻度线是否对正。若对正，再转动旋钮，使测微螺杆与测砧之间的距离略大于物体的尺寸，然后将物体放在测微螺杆和测砧之间，调节旋钮，使物体夹在测微螺杆和测砧之间，此时要注意不可用力过大，当测微螺杆快靠近物体时，停止转动旋钮，改为转动微调旋钮，当听到“喀喀”声时停止，然后转动锁紧装置，轻取下物体，开始读数。
　　游标卡尺和螺旋测微器的测量精度都比刻度尺的测量精度高。但值得注意的是，游标卡尺读数时，游标尺的刻度线与主尺刻度线是对齐的，因此不需要估读，而螺旋测微器的可动刻度部分需要估读。因此，两者读数时的有效数字的个数不同。另外，游标卡尺读数时还要注意主尺刻度值的单位与游标尺刻度值的单位要统一，避免读错。