2025年高中物理新教材同步 必修第三冊 第11章　4　第1課時(shí)　實(shí)驗(yàn)：長度的測量及測量工具的選用

4實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測量第1課時(shí)實(shí)驗(yàn)：長度的測量及測量工具的選用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.掌握游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)方法(重難點(diǎn))。2.掌握電流表、電壓表的讀數(shù)方法(重點(diǎn))。一、游標(biāo)卡尺的測量原理及使用1．構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上分別有內(nèi)、外測量爪)、游標(biāo)卡尺上還有一個(gè)深度尺。(如圖所示)2．各部件的用途(1)內(nèi)測量爪：用來測量槽的寬度和小圓管的內(nèi)徑等。(2)外測量爪：用來測量小鋼球的直徑、小圓管的外徑、教科書的厚度等。(3)深度尺：固定在游標(biāo)尺上，用來測量槽、孔和筒的深度。(4)緊固螺釘：讀數(shù)時(shí)，為了防止游標(biāo)尺移動(dòng)，旋緊緊固螺釘可使游標(biāo)尺固定在主尺上。3．游標(biāo)卡尺的原理利用主尺的單位刻度與游標(biāo)尺的單位刻度之間固定的微量差值來提高測量精度的。無論游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm，常見的游標(biāo)卡尺有10分度、20分度、50分度三種。其規(guī)格見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長度每小格與主尺最小刻度(1mm)的差值精確度(可精確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm4.讀數(shù)方法：先讀主尺上的刻度，當(dāng)游標(biāo)尺上第N條刻度線與主尺上某一刻度線對齊時(shí)，則：10分度：測量值＝主尺整毫米數(shù)＋N×eq\f(1,10)mm20分度：測量值＝主尺整毫米數(shù)＋N×eq\f(1,20)mm50分度：測量值＝主尺整毫米數(shù)＋N×eq\f(1,50)mm注意：(1)游標(biāo)卡尺是根據(jù)刻度線對齊來讀數(shù)的，所以不需要估讀。但讀數(shù)要注意最小精確度所在的位數(shù)，如果讀數(shù)最后一位是零，該零不能去掉。讀數(shù)時(shí)一般以毫米為單位，再進(jìn)行單位換算。(2)讀數(shù)時(shí)，要注意游標(biāo)尺第幾條刻度線(不含零刻度線)與主尺對齊。例1如圖甲為一游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)示意圖，當(dāng)測量一鋼筆帽的內(nèi)徑時(shí)，應(yīng)該用游標(biāo)卡尺的_____(選填“A”“B”或“C”)進(jìn)行測量；示數(shù)如圖乙所示，該鋼筆帽的內(nèi)徑為______mm。答案A11.25解析只有用A的兩邊緣才能測出鋼筆帽的內(nèi)徑；由題圖乙可知，鋼筆帽的內(nèi)徑d＝11mm＋0.05×5mm＝11.25mm。例2如圖甲、乙、丙所示的三把游標(biāo)卡尺，它們的讀數(shù)依次為________mm、________mm、________mm。答案17.323.3510.38解析題圖甲讀數(shù)：整毫米數(shù)是17mm，游標(biāo)尺讀數(shù)是3×0.1mm＝0.3mm，最后讀數(shù)是17mm＋0.3mm＝17.3mm；題圖乙讀數(shù)：整毫米數(shù)是23mm，游標(biāo)尺讀數(shù)是7×0.05mm＝0.35mm，最后讀數(shù)是23mm＋0.35mm＝23.35mm；題圖丙讀數(shù)：整毫米數(shù)是10mm，游標(biāo)尺讀數(shù)是19×0.02mm＝0.38mm，最后讀數(shù)是10mm＋0.38mm＝10.38mm。二、螺旋測微器的測量原理及使用1．結(jié)構(gòu)：如圖所示，測砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可動(dòng)刻度E、旋鈕D、微調(diào)旋鈕D′、測微螺桿F是連在一起的，通過精密螺紋套在B上。2．測量原理螺旋測微器是依據(jù)螺旋放大的原理制成的。(1)固定刻度B上的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.5mm，而可動(dòng)刻度E上分為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，F(xiàn)前進(jìn)或后退距離為eq\f(0.5,50)mm＝0.01mm，即螺旋測微器的精確度為0.01mm。讀數(shù)時(shí)再估讀一位，則估讀到毫米的千分位，因此，螺旋測微器又叫千分尺。(2)可動(dòng)刻度在固定刻度上旋轉(zhuǎn)一周，可動(dòng)刻度便沿著固定刻度方向前進(jìn)或后退一個(gè)螺距的距離。因此，沿軸線方向移動(dòng)的微小距離，就能用圓周上的讀數(shù)表示出來，如圖所示。3．讀數(shù)方法(1)先讀固定刻度：毫米的整數(shù)部分。(2)再讀半毫米刻度，若半毫米刻度線已露出，記作0.5mm；若半毫米刻度線未露出，記作0.0mm。(3)再讀可動(dòng)刻度(注意估讀一位)記作n×0.01mm。(4)最終讀數(shù)結(jié)果為：固定刻度＋半刻度＋可動(dòng)刻度。如圖中固定刻度為2mm，半毫米刻度線未露出，可動(dòng)刻度讀數(shù)為12.5(其中“12”是準(zhǔn)確格數(shù)，“0.5”是估讀的格數(shù))，故被測長度是2mm＋0＋0.01×12.5mm＝2.125mm。4．注意事項(xiàng)(1)測量時(shí)，在測微螺桿快靠近被測物體時(shí)應(yīng)停止使用旋鈕，改用微調(diào)旋鈕，避免產(chǎn)生過大的壓力，既可使測量結(jié)果精確，又能保護(hù)螺旋測微器。(2)讀數(shù)時(shí)準(zhǔn)確到0.01mm，要估讀到0.001mm，測量結(jié)果若用毫米作單位，則小數(shù)點(diǎn)后面必須保留三位數(shù)字。例3螺旋測微器為精密儀器，用螺旋測微器測量合金絲的直徑時(shí)，為防止螺旋測微器損傷，當(dāng)測砧和測微螺桿快接觸合金絲時(shí)應(yīng)改為旋轉(zhuǎn)圖甲所示的部件_____(選填“A”“B”“C”或“D”)，將會(huì)聽到“喀喀”響聲，表示已經(jīng)夾緊，為防止讀數(shù)時(shí)測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，讀數(shù)前還應(yīng)先旋緊如圖甲所示的部件________(選填“A”“B”“C”或“D”)。從圖乙中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為________mm。答案DB3.700解析當(dāng)測砧和測微螺桿快接觸合金絲時(shí)，應(yīng)改為旋轉(zhuǎn)微調(diào)旋鈕，即D部件；為防止讀數(shù)時(shí)測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，讀數(shù)前還應(yīng)先旋緊鎖緊裝置，即B部件，螺旋測微器可以讀到毫米千分位，合金絲的直徑為d＝3.5mm＋0.200mm＝3.700mm。例4讀出下面螺旋測微器測量的讀數(shù)。甲________mm，乙________mm，丙________mm。答案3.5503.2050.800三、電壓表、電流表的讀數(shù)1．對于電壓表和電流表的讀數(shù)問題，首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度時(shí)對應(yīng)的電壓或電流，然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度，按照指針的實(shí)際位置進(jìn)行讀數(shù)即可。2．讀數(shù)原則：(1)最小刻度是1、0.1、0.01，按十分之一估讀，可分別估讀到0.1、0.01、0.001；(2)最小刻度是2、0.2、0.02，按二分之一估讀，可分別估讀到1、0.1、0.01；(3)最小刻度是5、0.5、0.05，按五分之一估讀，可分別估讀到1、0.1、0.01。例如：(1)0～3V的電壓表和0～3A的電流表的讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度分別是0.1V和0.1A，看清楚指針的實(shí)際位置，讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位。(2)對于0～15V量程的電壓表，精確度是0.5V，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位，即讀到0.1V。(3)對于0～0.6A量程的電流表，精確度是0.02A，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位，這時(shí)要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01A。例5如圖為電流表和電壓表的刻度盤。(1)圖甲使用0.6A量程時(shí)，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表________A，圖中表針的示數(shù)是______A；當(dāng)使用3A量程時(shí)，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表________A，圖中表針示數(shù)為________A。(2)圖乙使用較小量程時(shí)，每小格表示______V，圖中表針的示數(shù)為______V；若使用的是較大量程，則這時(shí)表盤刻度每小格表示______V，圖中表針示數(shù)為______V。答案(1)0.020.440.12.20(2)0.11.700.58.5例6請完成下列各表的讀數(shù)，把答案填在圖下的橫線上。(1)量程為0～3V和0～3A的電表讀數(shù)。讀數(shù)________讀數(shù)________(2)量程為0～15V的電壓表讀數(shù)。讀數(shù)________讀數(shù)________(3)量程為0～0.6A的電流表讀數(shù)。讀數(shù)________讀數(shù)________答案(1)0.90V1.90A(2)10.0V10.2V(或10.3V)(3)0.40A0.50A課時(shí)對點(diǎn)練[分值：50分]1、2題每題3分，3題4分，4題8分，5題6分，6題8分，7題6分，8題8分，9題4分，共50分1．(3分)(2023·北京四中高二期末)用10分度的游標(biāo)卡尺測量小球的直徑，測量的示數(shù)如圖所示，讀出小球直徑d的值為________mm。答案18.4解析該游標(biāo)卡尺是10分度的，精度為0.1mm，故小球直徑d的值為d＝18mm＋4×0.1mm＝18.4mm。2．(3分)某興趣小組用螺旋測微器測得金屬絲的直徑d的示數(shù)如圖，則讀數(shù)為________mm。答案0.900解析固定刻度讀數(shù)為0.5mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為40.0×0.01mm，則最終讀數(shù)為0.900mm。3．(4分)(2023·浙江大學(xué)附屬中學(xué)高二期中)陳老師用20分度的游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測量某金屬圓片的直徑和厚度，示數(shù)如圖所示。該游標(biāo)卡尺示數(shù)為________cm，螺旋測微器示數(shù)為________cm。答案10.0450.3200解析游標(biāo)卡尺是20分度的，故精度為0.05mm，根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則，金屬片的直徑為D＝100mm＋9×0.05mm＝100.45mm＝10.045cm根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則可知d＝3mm＋20.0×0.01mm＝3.200mm＝0.3200cm。4．(8分)電壓表量程一般有兩種：0～3V和0～15V；電流表量程一般有兩種：0～0.6A和0～3A。如圖所示：(1)(2分)接0～3V量程時(shí)讀數(shù)為________V。(2)(2分)接0～15V量程時(shí)讀數(shù)為________V。(3)(2分)接0～3A量程時(shí)讀數(shù)為________A。(4)(2分)接0～0.6A量程時(shí)讀數(shù)為________A。答案(1)1.90(2)9.5(3)0.85(4)0.175．(6分)(2023·鐵嶺清河高級中學(xué)高二階段檢測)用量程為3V的電壓表和量程為0.6A的電流表測金屬絲的電壓和電流時(shí)讀數(shù)如圖所示，則電壓表的讀數(shù)為U＝________V，電流表的讀數(shù)為I＝________A。答案2.600.52解析電壓表的每小格表示0.1V，所以估讀到0.01V，故電壓表的讀數(shù)為U＝2.60V電流表每小格表示0.02A，所以估讀到0.01A，故電流表的讀數(shù)為I＝0.52A。6．(8分)(2023·山西渾源中學(xué)高二測試)(1)(4分)如圖所示的兩把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺從左至右分別為9mm長10等分、19mm長20等分，它們的讀數(shù)依次為________mm，________cm；(2)(4分)使用螺旋測微器測量兩金屬絲的直徑，示數(shù)如圖所示，圖(a)、(b)金屬絲的直徑分別為________mm，________cm。答案(1)47.75.385(2)2.1580.0041解析(1)10分度的游標(biāo)卡尺精確度為0.1mm,20分度的游標(biāo)卡尺精確度為0.05mm，其讀數(shù)等于主尺讀數(shù)與游標(biāo)尺讀數(shù)之和，所以讀數(shù)依次為x1＝47mm＋7×0.1mm＝47.7mmx2＝53mm＋17×0.05mm＝53.85mm＝5.385cm(2)d1＝2mm＋15.8×0.01mm＝2.158mmd2＝0＋4.1×0.01mm＝0.041mm＝0.0041cm。7．(6分)某同學(xué)用50分度游標(biāo)卡尺測小球的直徑，讀數(shù)前應(yīng)鎖定圖甲中的部件________(選填“A”“B”或“C”)，游標(biāo)卡尺讀數(shù)部分放大圖如圖乙所示，讀數(shù)為________mm。將小球放入游標(biāo)卡尺的凹槽內(nèi)，具體操作如圖丙所示，該操作會(huì)導(dǎo)致小球直徑的測量值________(選填“大于”“小于”或“等于”)真實(shí)值。答案A11.28小于解析為防止讀數(shù)時(shí)游標(biāo)尺發(fā)生移動(dòng)，讀數(shù)前應(yīng)先旋緊緊固螺釘A；游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為11mm＋14×0.02mm＝11.28mm；小球放入游標(biāo)卡尺的凹槽內(nèi)，測量的并不是小球的直徑，測量結(jié)果小于真實(shí)值。8．(8分)讀出如圖所示的螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的示數(shù)，螺旋測微器的示數(shù)為_________mm，使用游標(biāo)尺為10個(gè)小等分刻度的游標(biāo)卡尺測量一物體的尺寸，得到圖中的游標(biāo)卡尺的讀數(shù)，由于遮擋，只能看到游標(biāo)的后半部分，圖中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為________cm。答案12.8003.45解析螺旋測微器的示數(shù)為12.5mm＋0.01mm×30.0＝12.800mm；游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為39mm－5×0.9mm＝34.5mm＝3.45cm。9．(4分)新式游標(biāo)卡尺的刻度線看起來很“稀疏”，使讀數(shù)顯得清晰明了，便于使用者正確讀取數(shù)據(jù)。通常游標(biāo)卡尺的刻度有10分度、20分度和50