江苏版高考物理一轮复习第8章实验10长度的测量及其测量工具的选用课时学案

这是一份江苏版高考物理一轮复习第8章实验10长度的测量及其测量工具的选用课时学案，共10页。

(1)正确使用刻度尺、游标卡尺和螺旋测微器。
(2)掌握误差和有效数字的概念，能够对各种长度测量仪器进行准确读数。
2．实验原理
(1)刻度尺
①仪器构造：在木板、塑料或金属上每隔1 mm等间隔地刻一条线，如图所示。
②设计原理：常用的刻度尺的最小分度一般为1 mm，使用时估读到毫米的下一位。
(2)游标卡尺
①构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺，如图所示。
②用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。
③原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。
不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上等分刻度有10个的、20个的、50个的，其规格见下表：
④读数：若用x表示从主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度)mm。
如图甲、乙所示的两把游标卡尺，它们的游标尺分别为 9 mm长10等分、19 mm长20等分。
图甲读数：主尺读数为17 mm，游标尺读数是5×0.1 mm ＝0.5 mm，最后结果是17 mm＋0.5 mm＝17.5 mm。图乙读数：主尺读数为23 mm，游标尺读数是7×0.05 mm＝0.35 mm，最后结果是23 mm＋0.35 mm＝23.35 mm。
甲 乙
(3)螺旋测微器
①构造：如图所示，B为固定刻度，E为可动刻度。
②原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退 0.5 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。
③读数：测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)。
如图所示，固定刻度示数为2.0 mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为 2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm。
3．实验器材
毫米刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、电流表、电压表。
4．读数方法
(1)游标卡尺读数
游标卡尺的读数＝主尺读数＋游标尺读数。
游标卡尺的读数应注意以下几点
①精确度。所用的游标卡尺可准确到0.1 mm，还是0.05 mm 或0.02 mm。游标卡尺不需要估读，后面不能随意加零或去零；
例如(图1)
图1
正确读数：11 mm＋4×0.1 mm＝11.4 mm
易错读成：11.40 mm
例如(图2)
图2
正确读数：10 mm＋12×0.05 mm＝10.60 mm
易错读成：10.6 mm
②主尺上的单位应为厘米
主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上的最小刻度是1 mm。
例如(图3)
图3
正确读数：50 mm＋4×0.05 mm＝50.20 mm
易错读成：5 mm＋4×0.05 mm＝5.20 mm
③区分零刻度与标尺最前端
例如(图4)
图4
正确读数：14 mm＋10×0.05 mm＝14.50 mm
易错读成：13 mm＋10×0.05 mm＝13.50 mm
(2)螺旋测微器读数
螺旋测微器读数＝固定刻度部分读数(mm)＋可动刻度部分读数×精确度(mm)。注意估读，以及半刻度线是否已露出。
(3)电压表和电流表读数
①0～3 V的电压表和0～3 A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1 V或0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位。
②对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V。
③对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A。
5．注意事项
(1)使用刻度尺时应注意的两点：
①正确放置的关键是做到：尺边对齐被测对象，必须放正重合，不能歪斜；尺的有刻度的面必须紧贴被测对象，不能“悬空”。
②正确观察的关键是视线在终端刻度线的正前方，视线与刻度面垂直，看清大格数及小格数。
(2)使用游标卡尺的注意事项：
①游标卡尺都是根据刻度线对齐来读数的，所以都不再往下一位估读，有效数字的末位与游标卡尺的精度对齐。
②测量物不可在钳口间移动或压得太紧，以免磨损钳口或损坏工件。
③使用游标卡尺时先松动固定游标的坚固螺钉，轻推游标尺。
④测量物上被测距离的连线必须平行于主尺。
⑤读数时，先将游标尺固定，取下被测物体再进行读数。
⑥不能用游标卡尺测表面粗糙物体，也不允许被测物体在测爪间滑动，防止摩擦。
(3)使用螺旋测微器的注意事项：
①旋钮旋转两周测微螺杆才前进1 mm。因此，在可动刻度上读数前，先要判断可动刻度的左边缘的位置，看它是在固定刻度尺0.5 mm刻度线的左侧还是右侧，两种情况下的读数是不一样的。
②螺旋测微器读数时必须估读到0.001 mm这一位置上。
③当测砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点与固定刻度的零点不相重合，将出现零误差，应加以修正，即在最后测长度的读数上去掉零误差的数值。
④测量完毕后，要使测砧与测微螺杆之间留有一定的空隙，以免受热膨胀时两接触面因挤压而被损坏。
教材原型实验
(对应学生用书第203页)
1．(2023·江苏模拟)读出如图所示的螺旋测微器和游标卡尺的示数，螺旋测微器的示数为 ________ mm，游标卡尺使用游标为10个小等分刻度的游标卡尺测量一物体的尺寸，得到图中的游标卡尺的读数，由于遮挡，只能看到游标的后半部分，图中游标卡尺的读数为 ________ cm。
[解析] 螺旋测微器的精确度为0.01 mm，其固定刻度为12.5 mm，可动刻度为30.0×0.01 mm＝0.300 mm，所以最终读数为12.5 mm＋0.300 mm＝12.800 mm。游标上有10个小等分刻度的长度是9 mm，其精确度为0.1 mm；所以游标卡尺的固定刻度与游标尺对齐的刻度读数为39 mm，游标尺上第5个刻度游标读数为0.9×5 mm＝4.5 mm，所以最终读数为39 mm－4.5 mm＝34.5 mm＝3.45 cm。
[答案] 12.800 3.45
2．有一种新式游标卡尺，它的刻度与传统的游标卡尺明显不同。新式游标卡尺的刻线看起来很“稀疏”，使得读数显得清晰明了，便于使用者正确读取数据。通常游标卡尺的刻度有10分度、20分度、50分度三种规格；新式游标卡尺也有相应的三种，但刻度却是：19 mm等分成10份，39 mm等分成20份，99 mm 等分成50份，以“39 mm等分成20份”的新式游标卡尺为例，如图所示。
(1)它的精确度是________ mm。
(2)用它测量某物体的厚度，示数如图所示，正确的读数是________ cm。
[解析] (1)39 mm等分成20份的新式游标卡尺，其每一小格的长度为1.95 mm，故精确度为2.00 mm －1.95 mm＝0.05 mm。
(2)如图所示，主尺刻度为31 mm，游尺刻度为0.05×6＝0.30 mm，故物体的厚度为31 mm＋0.30 mm＝31.30 mm＝3.130 cm。
[答案] (1)0.05 (2)3.130
3．(1)如图甲所示的电表使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A；当使用3 A量程时，对应刻度盘中每一小格代表______A，图中表针示数为________A。
甲 乙
(2)如图乙所示的电表使用较小量程时，每小格表示________V，图中表针的示数为______V。若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示______V，图中表针示数为________V。
(3)旋钮式电阻箱如图丙所示，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为________Ω，今欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω，最简单的操作方法是
_________________________________________________________________。
若用两个这样的电阻箱，即可得到的电阻值范围为________。
丙
[解析] (1)使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，表针示数为0.44 A；当使用3 A量程时，每一小格为0.1 A，表针示数为2.20 A。
(2)电压表使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，表针示数为1.70 V；使用15 V量程时，每小格表示0.5 V，表针示数为8.5 V。
(3)接入电路的电阻为1 987 Ω，最简单的操作方法是将“×1 k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0。每个电阻箱的最大阻值是9 999 Ω，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9 999 Ω＝19 998 Ω。故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻值范围为0～19 998 Ω。
[答案] (1)0.02 0.44 0.1 2.20 (2)0.1 1.70 0.5 8.5 (3)1 987 将“×1 k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0 0～19 998 Ω
4．(2023·常州月考)某同学在测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ时：
甲 乙
丙 丁
(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图甲所示，由图可知其长度为________ cm。
(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，由图可知其直径为________ mm。
(3)用电压表和电流表分别测量其两端的电压和流过其中的电流如图丙、丁所示，由图可知电压为________ V，电流为________ A。
[解析] (1)题中为20分度游标卡尺，其读数为：
50 mm＋3×0.05 mm＝50.15 mm＝5.015 cm。
(2)螺旋测微器的读数为：
4．5 mm＋20.0×0.01 mm＝4.700 mm。
(3)电压表的分度值为0.1 V，要估读到下一位，故其读数为2.19 V(2.16～2.20 V均可)；电流表选择的是0～0.6 A 量程，分度值为0.02 A，应进行eq \f(1,2)估读，即估读到0.01 A，故其读数为0.45 A(或0.44 A)。
[答案] (1)5.015 (2)4.700 (3)2.19(2.16～2.20均可) 0.45(或0.44)
5．在“测定金属丝电阻率”的实验中，需要测量的物理量有U、I、d、l。
甲 乙
丙 丁
(1)用螺旋测微器测金属丝直径时读数如图甲所示，则金属丝的直径为________ mm。
(2)若用图乙测金属丝的电阻，则测量结果将比真实值________(选填“偏大”或“偏小”)。
(3)用电压表和电流表测金属丝的电压和电流时读数如图丙、丁所示，则电压表的读数为________ V，电流表的读数为________ A。
[解析] (1)如图甲所示，固定刻度示数为0.5 mm，可动刻度示数为19.7×0.01 mm＝0.197 mm，螺旋测微器示数为0.5 mm＋0.197 mm＝0.697 mm(0.695～0.698均正确)。
(2)由图示电路图可知，电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，所测电流偏大，由欧姆定律可知，电阻测量值小于真实值。
(3)由图丙所示电压表可知，其量程为3 V，分度值为 0.1 V，示数为2.60 V；由图示电流表可知，其量程为 0.6 A，分度值为0.02 A，示数为0.52 A。
[答案] (1)0.697(0.695～0.698均正确)
(2)偏小 (3)2.60 0.52
刻度格
数(分度)
刻度总
长度
每小格与
1 mm的差值
精确度
(可精确到)
10
9 mm
0.1 mm
0.1 mm
20
19 mm
0.05 mm
0.05 mm
50
49 mm
0.02 mm
0.02 mm