2021届高考物理一轮复习第8章恒定电流实验10长度的测量及其测量工具的选用教案（含解析）

实验十　长度的测量及其测量工具的选用

一、实验目的

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。

二、测量工具的原理及使用

1．刻度尺的构造、原理及使用

(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。

(3)刻度尺的使用

①使用前要观察刻度尺的零刻度线、量程及最小刻度值，根据待测物的大小和所需达到的测量准确度，选择合适的刻度尺。

②测量物体的长度时，刻度尺要放正，尺面沿着所测物体的长度放置，刻度线紧贴被测物体。

③通常测量时，将刻度尺的零刻度线与被测长度的起始端对齐；使用零刻度线已被磨损的刻度尺时，则可以让某一整数刻度线与被测长度的起始端对齐。

④观察示数时，视线应与刻度尺垂直，并与刻度线正对。

⑤读数时，应估读到最小刻度的下一位。

2．螺旋测微器(千分尺)的构造、原理及读数

(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。

(3)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如图所示，固定刻度示数为2.0 mm，半毫米刻度线未露，而可动刻度上的示数为15.0，最后的读数为2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm。

3．游标卡尺的构造、原理及读数

(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小等分刻度有10个的、20个的、50个的，其读数见下表：

(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线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度) mm。

刻度尺的使用

1．如图甲所示的物体A的长度是      cm＝      m，如图乙所示的物体B的长度是        mm＝        m。

甲　　　　　　　　乙

[解析]　LA＝(14.0－10.0)cm＝4.0 cm＝4.0×10－2 m，

LB＝(14.40－11.00)cm＝3.40 cm＝34.0 mm＝3.40×10－2 m。

[答案]　4.0　4.0×10－2　34.0　3.40×10－2

2．现用最小分度为1 mm的米尺测量金属丝长度，如图所示，图中箭头所指位置是拉直的金属丝两端在米尺上相对应的位置，测得的金属丝长度为        mm。

在测量金属丝直径时，如果受条件限制，身边只有米尺1把和圆柱形铅笔1支。如何较准确地测量金属丝的直径？请简述测量方法。

[解析]　观察本题图示，注意金属丝的起点不在“0”处，所以测得金属丝的长度为982.0 mm－10.0 mm＝972.0 mm。由于一根金属丝的直径太小，用mm刻度尺不易测量，故采用放大法测量：在铅笔上紧密排绕N匝金属丝，用毫米刻度尺测出该N匝金属丝的宽度D。由此可以算出金属丝的平均直径为。

[答案]　972.0　测量方法见解析

螺旋测微器的使用

1．用螺旋测微器测得与导线圈导线同种规格的导线的直径d如图所示，则d＝         mm。

[解析]　螺旋测微器的读数：d＝0.01 mm×15.5＝0.155 mm。

[答案]　0.155(0.154～0.156均可)

2．使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，则金属丝的直径是         mm。

[解析]　固定刻度示数为1.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为15.0，最后的读数为1.0 mm＋15.0×0.01 mm＝1.150 mm。

[答案]　1.150(1.149～1.151均可)

3．螺旋测微器测量圆柱体的直径，某次测量的示数分别如图所示，直径为         mm。

[解析]　直径d＝5 mm＋31.5×0.01 mm＝5.315 mm。

[答案]　5.315 (5.314～5.316均可)

4．某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。该螺旋测微器校零时的示数如图(a)所示，测量金属板厚度时的示数如图(b)所示。图(a)所示读数为         mm，图(b)所示读数为           mm，所测金属板的厚度为         mm。

(a)　　　　　　 (b)

[解析]　题图(a)的读数为1.0×0.01 mm＝0.010 mm。题图(b)的读数为6.5 mm＋37.0×0.01 mm＝6.870 mm，故金属板的厚度d＝6.870 mm－0.010 mm＝6.860 mm。

[答案]　0.010　6.870　6.860

游标卡尺的使用

1．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。

甲　　　　　　　乙

[解析]　测量内径时应该用游标卡尺上的内测量爪A。游标卡尺的读数＝主尺上的读数＋游标尺上的读数。本题主尺上读数为11 mm，游标尺上读数为6×0.05 mm＝0.30 mm，故读数为11.30 mm。

[答案]　A　11.30

2．如图所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm长50等分，它们的读数依次为         mm、         mm、         mm。

[解析]　最上面图读数：整毫米是17，不足1毫米数是2×0.1 mm＝0.2 mm，最后结果是17 mm＋0.2 mm＝17.2 mm。

中间图读数：整毫米是23，不足1毫米数是17×0.05 mm＝0.85 mm，最后结果是23 mm＋0.85 mm＝23.85 mm。

最下面图读数：整毫米是3，不足1毫米数是7×0.02 mm＝0.14 mm，最后结果是3 mm＋0.14 mm＝3.14 mm。

[答案]　17.2　23.85　3.14

3．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)它的准确度是          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，故准确度为2.00 mm－1.95 mm＝0.05 mm。

(2)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