物理必修 第三册3 实验：导体电阻率的测量导学案

这是一份物理必修 第三册3 实验：导体电阻率的测量导学案，共10页。

[学习目标] 1.掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法(重难点)。2.掌握电流表、电压表的读数方法(重点)。
一、游标卡尺的测量原理及使用
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．各部件的用途
(1)内测量爪：用来测量槽的宽度和小圆管的内径。
(2)外测量爪：用来测量零件的厚度和小圆管的外径。
(3)深度尺：固定在游标尺上，用来测量槽、孔和筒的深度。
(4)紧固螺钉：读数时，为了防止游标尺移动，旋紧紧固螺钉可使游标尺固定在主尺上。
3．游标卡尺的原理
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小等分刻度有10个的、20个的、50个的。
其规格见下表：
4.读数方法：先读主尺上的刻度，当游标尺上第N条刻度线与主尺上某一刻度线对齐时，则：
10分度：测量值＝主尺整毫米数＋N×eq \f(1,10) mm
20分度：测量值＝主尺整毫米数＋N×eq \f(1,20) mm
50分度：测量值＝主尺整毫米数＋N×eq \f(1,50) mm
注意：
(1)游标卡尺是根据刻度线对齐来读数的，所以不需要估读。但读数要注意最小精确度所在的位数，如果读数最后一位是零，该零不能去掉。读数时一般以毫米为单位，再进行单位换算。
(2)读数时，要注意游标尺第几条刻度线(不含零刻度线)与主尺对齐。
例1 如图所示的游标卡尺，游标尺为50分度，读数为________ mm。
答案 见解析
解析 整毫米数是3 mm，不足1毫米数是10×0.02 mm＝0.20 mm，最后结果是3 mm＋
0.20 mm＝3.20 mm。
例2 如图甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的______(选填“A”“B”或“C”)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为_____ mm。
答案 A 11.25
解析 只有用A的两边缘才能测出钢笔帽的内径；由题图乙可知，钢笔帽的内径d＝11 mm＋0.05×5 mm＝11.25 mm。
针对训练1 如图甲、乙、丙所示的三把游标卡尺，它们的读数依次为________mm、________mm、________mm。
答案 17.3 23.35 10.38
解析 题图甲读数：整毫米数是17 mm，游标尺读数是3×0.1 mm＝0.3 mm，最后读数是
17 mm＋0.3 mm＝17.3 mm；题图乙读数：整毫米数是23 mm，游标尺读数是7×0.05 mm＝0.35 mm，最后读数是23 mm＋0.35 mm＝23.35 mm；题图丙读数：整毫米数是10 mm，游标尺读数是19×0.02 mm＝0.38 mm，最后读数是10 mm＋0.38 mm＝10.38 mm。
二、螺旋测微器的测量原理及使用
1．结构：如图所示，测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D、微调旋钮D′、测微螺杆F是连在一起的，通过精密螺纹套在B上。
2．测量原理
螺旋测微器是依据螺旋放大的原理制成的。
(1)固定刻度B上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上分为50等份，每转动一小格，F前进或后退距离为eq \f(0.5,50) mm＝0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时再估读一位，则估读到毫米的千分位，因此，螺旋测微器又叫千分尺。
(2)可动刻度在固定刻度上旋转一周，可动刻度便沿着固定刻度方向前进或后退一个螺距的距离。因此，沿轴线方向移动的微小距离，就能用圆周上的读数表示出来，如图所示。
3．读数方法
(1)先读固定刻度：毫米的整数部分。
(2)再读半毫米刻度，若半毫米刻度线已露出，记作0.5 mm；若半毫米刻度线未露出，记作0.0 mm。
(3)再读可动刻度(注意估读一位)记作n×0.01 mm。
(4)最终读数结果为：固定刻度＋半刻度＋可动刻度。
如图中固定刻度为2 mm，半毫米刻度线未露出，可动刻度读数为12.5(其中“12”是准确格数，“0.5”是估读的格数)，故被测长度是2 mm＋0＋0.01×12.5 mm＝2.125 mm。
4．注意事项：
(1)测量时，在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮，改用微调旋钮，避免产生过大的压力，既可使测量结果精确，又能保护螺旋测微器。
(2)读数时准确到0.01 mm，要估读到0.001 mm，测量结果若用毫米作单位，则小数点后面必须保留三位数字。
例3 螺旋测微器为精密仪器，用螺旋测微器测量合金丝的直径时，为防止螺旋测微器损伤，当测砧和测微螺杆快接触合金丝时应改为旋转图甲所示的部件________(选填“A”“B”
“C”或“D”)，将会听到“喀喀”响声，表示已经夹紧，为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前还应先旋紧如图甲所示的部件________(选填“A”“B”“C”或“D”)。从图乙中的示数可读出合金丝的直径为________ mm。
答案 D B 3.700
解析 当测砧和测微螺杆快接触合金丝时，应改为旋转微调旋钮，即D部件；为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前还应先旋紧锁紧装置，即B部件，螺旋测微器可以读到毫米千分位，合金丝的直径为d＝3.5 mm＋0.200 mm＝3.700 mm。
针对训练2 读出下面螺旋测微器测量的读数。
甲________mm，乙________mm，丙________mm。
答案 3.550 3.204 0.900
三、电压表、电流表的读数
1．对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时对应的电压或电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可。
2．读数原则：
(1)最小刻度是1、0.1、0.01，按十分之一估读，可分别估读到0.1、0.01、0.001；
(2)最小刻度是2、0.2、0.02，按二分之一估读，可分别估读到1、0.1、0.01；
(3)最小刻度是5、0.5、0.05，按五分之一估读，可分别估读到1、0.1、0.01。
例如：
(1)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V和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。
例4 如图为电流表和电压表的刻度盘。
(1)图甲使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针的示数是________A；当使用3 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。
(2)图乙使用较小量程时，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。
答案 (1)0.02 0.44 0.1 2.20
(2)0.1 1.70 0.5 8.5
针对训练3 请完成下列各表的读数，把答案填在图下的横线上。
(1)量程为0～3 V和0～3 A的电表。
读数________ 读数________
(2)量程为0～15 V的电压表读数。
读数________ 读数________
读数________
(3)量程为0～0.6 A的电流表读数。
读数________ 读数________
读数________ 读数________
答案 (1)0.90 V 1.90 A
(2)10.0 V 10.5 V 10.2 V(或10.3 V)
(3)0.40 A 0.50 A 0.22 A 0.52 A
课时对点练
1.(2022·江苏省高二学业考试)某兴趣小组用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图，则读数为________ mm。
答案 0.900
解析 由固定刻度上读出0.5 mm，可动刻度读数为40.0×0.01 mm，两者和为0.900 mm。
2．(2022·邯郸一中高二学业考试)某同学用20分度的游标卡尺测量其长度如图所示，由图可知其长度L＝________ mm。
答案 50.15
解析 根据题意可知，游标尺为20分度，由题图可知，游标尺第3条刻度线与主尺的刻度线对齐，则其长度为L＝50 mm＋0.05×3 mm＝50.15 mm。
3．(2022·绵阳南山中学高二开学考试)在某实验室中，甲同学用螺旋测微器测一金属丝直径时，仪器刻度的位置如图甲所示，则金属丝直径为________ mm；该同学又用游标卡尺测一金属球直径时，仪示，则金属球的直径为________ cm。
答案 5.200 0.97
解析 l＝(5＋20.0×0.01) mm＝5.200 mm
d＝(0.9＋0.01×7) cm＝0.97 cm。
4．电流表量程一般有两种：0～0.6 A和0～3 A；电压表量程一般有两种：0～3 V和0～15 V。如图所示：
(1)接0～3 V量程时读数为________ V。
(2)接0～15 V量程时读数为________V。
(3)接0～3 A量程时读数为________A。
(4)接0～0.6 A量程时读数为________A。
答案 (1)1.90 (2)9.5 (3)0.85 (4)0.17
5．(2023·铁岭清河高级中学高二阶段练习)(1)某同学用游标卡尺测金属丝直径时，测得结果如图甲所示，则该金属丝的直径为d＝________ mm。
(2)用量程为3 V的电压表和量程为0.6 A的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图乙所示，则电压表的读数为U＝________ V，电流表的读数为I＝________ A。
答案 (1)3.85 (2)2.60 0.52
解析 (1)游标卡尺的主尺读数为3 mm，游标尺上第17个刻度与主尺某一刻度对齐，故该金属丝的直径为d＝3 mm＋17×0.05 mm＝3.85 mm。
(2)电压表的每小格读数为0.1 V，所以估读到0.01 V，故电压表的读数为U＝2.60 V
电流表每小格读数为0.02 A，所以估读到0.01 A，故电流表的读数为I＝0.52 A。
6．(2023·浑源中学高二阶段练习)(1)如图所示的两把游标卡尺，它们的游标尺从左至右分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分，它们的读数依次为________ mm，________ cm；
(2)使用螺旋测微器测量两金属丝的直径，示数如图所示，图(a)、(b)金属丝的直径分别为________ mm，________ cm。
答案 (1)47.7 5.385 (2)2.158 0.004 1
解析 (1)10分度的游标卡尺精确度为0.1 mm,20分度的游标卡尺精确度为0.05 mm，其读数等于主尺读数与游标尺读数之和，所以读数依次为
x1＝47 mm＋7×0.1 mm＝47.7 mm
x2＝53 mm＋17×0.05 mm＝53.85 mm＝5.385 cm
(2)d1＝2 mm＋15.8×0.01 mm＝2.158 mm
d2＝0＋4.1×0.01 mm＝0.041 mm＝0.004 1 cm。
7．(2023·鞍山市高二期中)甲图中游标卡尺的读数为________ mm；乙图中螺旋测微器的读数为________ mm；丙图中电流表接0～0.6 A量程时读数为________ A。
答案 11.4 0.960 0.42
解析 10分度的游标卡尺精确度为0.1 mm，其读数等于主尺读数与游标尺读数之和，所以甲图的读数为d1＝11 mm＋4×0.1 mm＝11.4 mm
螺旋测微器的精确度为0.01 mm，乙图的读数为d2＝0.5 mm＋46.0×0.01 mm＝0.960 mm
0～0.6 A量程的分度值为0.02 A，读数需要精确到0.01 A，所以丙图的读数为I＝21×0.02 A＝0.42 A。
8．(2022·镇江市高二开学考试)某同学用50分度游标卡尺测小球的直径，读数前应锁定图甲中的部件________(选填“A”“B”或“C”)，游标卡尺读数部分放大图如图乙所示，读数为________ mm。将小球放入游标卡尺的凹槽内，具体操作如图丙所示，该操作会导致小球直径的测量值________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。
答案 A 11.28 小于
解析 为防止读数时游标尺发生移动，读数前应先旋紧紧固螺钉A；游标卡尺的读数为11 mm＋14×0.02 mm＝11.28 mm；小球放入游标卡尺的凹槽内，测量的并不是小球的直径，测量结果小于真实值。
9．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，使用游标尺为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，只能看到游标尺的后半部分，图中游标卡尺的读数为________cm。
答案 12.800 3.45
解析 螺旋测微器的示数为12.5 mm＋0.01 mm×30.0＝12.800 mm；
游标卡尺的读数为3.9 cm－5×0.9 mm＝3.45 cm。
10．(1)新式游标卡尺的刻度线看起来很“稀疏”，使读数显得清晰明了，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分度和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。如图甲就是一个“39 mm 等分成20份”的新式游标卡尺。用它测量某物体的厚度，示数如图甲所示，正确的读数是________ cm。
(2)如图乙所示的螺旋测微器，正确的读数是________ cm。
答案 (1)3.030 (2)0.548 5(0.548 3～0.548 7都正确)
解析 (1)游标卡尺是利用差值读数原理设计的，20分度游标卡尺，游标尺的总长度为39 mm，每小格为1.95 mm，比主尺最小刻度的2倍小0.05 mm，故精确度为0.05 mm；游标卡尺读数＝主尺读数＋游标尺读数＝30 mm＋0.05 mm×6＝30.30 mm＝3.030 cm。
(2)螺旋测微器固定刻度的示数为5 mm，可动刻度的示数为48.5×0.01 mm＝0.485 mm，
故螺旋测微器的示数为5 mm＋0.485 mm＝5.485 mm＝0.548 5 cm。 刻度格数(分度)
刻度总长度
每小格与主尺最小刻度(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