物理人教版 (2019)第十一章 电路及其应用综合与测试学案及答案

3　实验:导体电阻率的测量

实验1　长度的测量及测量工具的选用

一、实验目的

1.了解游标卡尺的结构及种类,了解螺旋测微器的结构,知道这些测量工具各部分的用途及用法。

2.理解并掌握游标卡尺和螺旋测微器测量的原理。

3.熟练掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法。

二、实验原理

1.游标卡尺使用原理

(1)游标卡尺是将一微小量加以放大,然后进行读数。

(2)常用的游标卡尺可以精确到0.1 mm,有的可以精确到0.05 mm和0.02 mm。

(3)用它可以测量物体的厚度或外径、孔的内径或槽宽、容器的深度。

2.螺旋测微器使用原理

(1)螺旋测微器又叫千分尺,它比游标卡尺更精密。

(2)精度可达0.01 mm。

(3)主要用于对物体有精细要求的情况,或对细小物体进行测量。

三、实验器材

　游标卡尺、螺旋测微器、空心圆筒、大头针。

四、实验步骤

1.用游标卡尺测量空心圆筒的内径不同位置三次,填入表格。

2.用游标卡尺测量空心圆筒的外径不同位置三次,填入表格。

3.用螺旋测微器测量大头针的直径不同位置三次,填入表格。

一、游标卡尺的测量原理及使用

1.游标卡尺的测量原理

(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:利用主尺的单位刻度与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值制成。

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短1 mm。常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的,其规格见下表:

2.游标卡尺的读数

先读出游标尺零刻度线对应的主尺上的刻度,再找出游标尺上的第n条刻度线与主尺上某一刻度线对齐,两次数值相加得出被测工件的尺寸,即游标卡尺读数=主尺上的整毫米数+n×精度。

3.游标卡尺的使用及注意事项

(1)用游标卡尺测量零件时,右手拿主尺,大拇指移动游标尺,左手拿待测物体,当其与测量爪相贴时,即可锁定螺钉,读取数据。

(2)游标卡尺是比较精密的测量工具,要轻拿轻放,不得碰撞或跌落地下。

(3)用游标卡尺测量零件时,不允许过分地施加压力,所用压力应使两个测量爪刚好接触零件表面。

(4)游标卡尺没有估读数。

二、螺旋测微器的测量原理及使用

1.螺旋测微器的测量原理

(1)构造:尺架、测微螺杆、可动刻度、固定刻度、旋钮等。

(2)原理:测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm,即旋钮每旋转一周,测微螺杆前进或后退0.5 mm,而可动刻度上的刻度为50等份,每转动一小格,测微螺杆前进或后退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。

2.螺旋测微器的读数

(1)测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出,不足半毫米部分由可动刻度读出。

(2)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)。

3.螺旋测微器的使用及注意事项

(1)在使用螺旋测微器之前,首先应检查零刻度线。

(2)测量时,用左手拿尺架,右手转动旋钮,在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮,而改用微调旋钮,直至棘轮发出声音,随即拨动锁紧装置使测微螺杆固定,然后读数。这样既能使测量结果精确,又可避免产生过大的压力使螺旋测微器受损。

(3)在读数时,要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出。

三、长度测量工具的选用

　长度测量工具选用的三个原则

(1)根据测量所需要的精度来选择测量工具。例如,一个机器零件的加工尺寸要求误差不大于0.02 mm,如果用精度为1 mm的米尺来测量,显然无法达到测量要求,这时我们可选择游标卡尺进行测量。

(2)根据对被测对象估计值的大小选择量程合适的测量工具。例如,测量一本书的长度,可用米尺,而不宜用游标卡尺或螺旋测微器。

(3)符合测量的经济性。在保证测量精度的前提下,应全面考虑测量工具的成本、耐磨性、测量效率等因素,选择比较经济、测量效率较高的测量工具。

类型一　游标卡尺的读数

[例1] 如图所示,用10分度的游标卡尺测量一个小球的直径,由此我们可以读出小球的直径为　　　　 mm。 

解析:由题可知为10分度的游标卡尺,精度为0.1 mm,题图中游标尺的0刻度线位于主尺 18 mm与19 mm之间,游标尺上第6条刻度线与主尺对齐,即游标卡尺读数=18 mm+6×0.1 mm=18.6 mm,故小球直径为18.6 mm。

答案:18.6

类型二　螺旋测微器的读数

[例2] 某同学用如图(甲)所示的螺旋测微器测小球的直径时,他应先转动　　　　使F靠近小球,再转动　　　　使F夹住小球,直至听到棘轮发出声音为止,拨动　　　　使F固定后读数(以上均填仪器部件字母符号)。正确操作后,螺旋测微器的示数如图(乙)所示,则小球的直径是　　　　 mm。 

解析:用螺旋测微器测小球直径时,先转动粗调旋钮D使测微螺杆F靠近被测小球,再转动微调旋钮H使测微螺杆F夹住小球,直到棘轮发出声音为止,拨动锁紧装置G使F固定后读数,读数为6.5 mm+20.0×0.01 mm=6.700 mm。

答案:D　H　G　6.700

课时作业

1.如图所示是游标卡尺的实物示意图,游标尺上标注的0.1 mm指的是测量精度。如果一游标卡尺的测量精度为0.05 mm,则该游标尺上刻度的总长度为　　　 mm。 

解析:若游标尺的精度为0.1 mm,则游标尺上刻度总长度为9 mm;如果一游标卡尺的测量精度为0.05 mm,则该游标尺上刻度的总长度为

19 mm。

答案:19

2.读出游标卡尺的读数为　　　 cm。 

解析:主尺刻度为61 mm,游标尺刻度为14×0.05 mm=0.70 mm,

故游标卡尺读数为61 mm+0.70 mm=61.70 mm=6.170 cm。

答案:6.170

3.(1)如图(甲)(乙)所示的两把游标卡尺,它们的读数依次为　　mm,

　　　　 mm。 

(2)使用螺旋测微器测量两个金属丝的直径,示数如图所示,则图(丙)、(丁)金属丝的直径分别为　　　　 mm,　　　　 mm。 

解析:(1)游标卡尺读数的方法,主尺读数加上游标尺读数,题图(甲)读数为17 mm+7×0.1 mm=17.7 mm。

题图(乙)游标卡尺读数为

23 mm+17×0.05 mm=23.85 mm。

(2)螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读。题图(丙)螺旋测微器读数为

2 mm+15.0×0.01 mm=2.150 mm。

题图(丁)螺旋测微器读数为

0 mm+4.5×0.01 mm=0.045 mm。

答案:(1)17.7　23.85　(2)2.150　0.045

4.如图所示,螺旋测微器的示数为　　　　 mm。用游标尺为50分度的游标卡尺测量某工件的长度时,此示数为　　　　 mm。 

解析:螺旋测微器的固定刻度计数为1.5 mm,可动刻度计数为12.4×0.01 mm=0.124 mm,

所以最终读数为1.5 mm+0.124 mm=1.624 mm。

游标卡尺的主尺读数为1 cm=10 mm,

游标尺上第45条刻度线和主尺上某一刻度线对齐,

所以游标尺读数为45×0.02 mm=0.90 mm,

所以最终读数为10 mm+0.90 mm=10.90 mm。

答案:1.624　10.90

5.在测定一根粗细均匀的合金丝电阻率的实验中,某同学用一只使用了多年的螺旋测微器测定合金丝的直径,其测量过程如图所示,图(甲)是校零时的结果图,图(乙)是正式测量时的结果图,则校零时的读数为　　　　 mm,该合金丝的实际直径应为　　　　 mm。 

解析:根据螺旋测微器的读数规则,校零时题图(甲)中读数为

0.007 mm(0.006 mm或0.008 mm都算正确)。

正式测量时题图(乙)中读数为(5+0.01×31.5) mm=5.315 mm,

故该合金丝的实际直径应为d=5.315 mm-0.007 mm=5.308 mm,

(5.307 mm或5.309 mm都算正确)。

答案:0.007(0.006或0.008均可)

5.308(5.309或5.307均可)

6.实验室利用20分度的游标卡尺,如图(甲),测定圆筒的内径,需要卡尺上的　　　　(选填“A”“B”或“C”)部分进行测量,可读出圆筒的内径为　　　 cm。利用螺旋测微器测一金属丝的直径,如图(乙),由图可读出金属丝的直径为　　　　 mm。 

解析:要测定圆筒的内径,需要卡尺上的“A”内测量爪进行测量;

主尺读数为1.9 cm,游标读数是16×0.05 mm=0.80 mm=0.080 cm,

所以圆筒的内径为1.980 cm;

螺旋测微器固定刻度的读数为3 mm,

可动刻度上的读数为46.7×0.01 mm=0.467 mm,

所以金属丝的直径为3.467 mm(3.466～3.468 mm均可)。

答案:A　1.980　3.467(3.466～3.468均可)

7.(1)用螺旋测微器测量一根金属丝的直径,如图(甲)所示的读数是

　　　　 mm。 

(2)有一游标卡尺,用它测量一小球的直径,如图(乙)所示的读数是

　　　　 mm。 

解析:(1)螺旋测微器固定刻度读数为2.5 mm,可动刻度为30.8×

0.01 mm,故金属丝的直径为2.5 mm+30.8×0.01 mm=2.808 mm。

(2)游标卡尺的主尺刻度为26 mm,游标尺第7条刻度线与上面主尺对齐,故小球的直径读数为26 mm+7×0.1 mm=26.7 mm。

答案:(1)2.808　(2)26.7