第5節(jié)科學(xué)測量：長度的測量及測量工具的選用

1、第5節(jié) 科學(xué)測量：長度的測量及測量工具的選用核心素 養(yǎng)科學(xué)探究科學(xué)態(tài)度與責(zé)任能提出并準(zhǔn)確表述在實(shí)驗(yàn)中可能遇到的物理問題；能 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)驗(yàn)步驟，能選用游標(biāo)卡尺、螺旋測 微器等實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；能記錄并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、 測得相關(guān)長度；能撰寫完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，在報(bào)告中能 呈現(xiàn)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)萬案、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)表格，以及數(shù) 據(jù)分析過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，能進(jìn)行反思與交流。注意提升實(shí)驗(yàn)器材的選擇和使用能力、測量數(shù)據(jù)的讀 取能力。能認(rèn)識物理測量的精 度依賴于實(shí)驗(yàn)器材， 測量是有誤差的。、游標(biāo)卡尺的測量原理及使用1. 游標(biāo)卡尺的測量原理（1）構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺（主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi)、外測量爪）、游標(biāo)卡尺上還 有一

2、個(gè)深度尺。（如圖所示）(2) 用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑。原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成。不管游標(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1 mm。常見的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個(gè)、20個(gè)、50個(gè)的，其規(guī)格見下表：刻度格數(shù)份度)刻度總長度1 mm與每小格的差值精確度(可精確到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm2. 游標(biāo)卡尺的讀數(shù)若用n表示從主尺上讀出的整毫米數(shù)，k表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻度 線對齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表示為(n+

3、kx精確度)mm。3. 游標(biāo)卡尺的使用及注意事項(xiàng)(1) 用游標(biāo)卡尺測量零件時(shí)，右手拿主尺，大拇指移動游標(biāo)尺，左手拿待測物體， 當(dāng)其與測量爪相貼時(shí)，即可鎖定螺釘，讀取數(shù)據(jù)。(2) 游標(biāo)卡尺是比較精密的測量工具，要輕拿輕放，不得碰撞或跌落地下。(3) 用游標(biāo)卡尺測量零件時(shí)，不允許過分地施加壓力，所用壓力應(yīng)使兩個(gè)測量爪剛 好接觸零件表面。(4) 游標(biāo)卡尺沒有估讀數(shù)。二、螺旋測微器的測量原理及使用1螺旋測微器的測量原理(1)構(gòu)造：如圖所示，B為固定刻度，E為可動刻度原理：測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm,即旋鈕D 每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進(jìn)或后退05 mm,而可動刻度E上的刻度為50等

4、份，每轉(zhuǎn)動 一小格，F(xiàn)前進(jìn)或后退001 mm，即螺旋測微器的精確度為0.01 mm。讀數(shù)時(shí)估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺。2. 螺旋測微器的讀數(shù)(1)測量時(shí)被測物體長度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出，不足半毫米部分由可動刻度讀出。測量值(mm) =固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動刻度數(shù)(估 讀一位)x 0.01(mm)。3. 螺旋測微器的使用及注意事項(xiàng)(1) 在使用螺旋測微器之前，首先應(yīng)檢查零點(diǎn)。(2) 測量時(shí)，用左手拿尺架，右手轉(zhuǎn)動粗調(diào)旋鈕，在測微螺桿快靠近被測物體時(shí)應(yīng) 停止使用粗調(diào)旋鈕，而改用微調(diào)旋鈕，直至棘輪發(fā)出聲音，隨即撥動止動旋鈕使 測微螺桿固定，然后

5、讀數(shù)。這樣既能使測量結(jié)果精確，又可避免產(chǎn)生過大的壓力 使螺旋測微器受損。在讀數(shù)時(shí)，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻線是否已經(jīng)露出。三、長度測量工具的選用 長度測量工具選用的三個(gè)原則 第一，根據(jù)測量所需要的精度來選擇測量工具。例如，一個(gè)機(jī)器零件的加工尺寸 要求誤差不大于0.02 mm,如果用精度為1 mm的米尺來測量，顯然無法達(dá)到測 量要求，這時(shí)我們可選擇游標(biāo)卡尺進(jìn)行測量。 第二，根據(jù)對被測對象估計(jì)值的大小選擇量程合適的測量工具。例如，測量一本 書的長度，可用米尺，而不宜用游標(biāo)卡尺或螺旋測微器。 第三，符合測量的經(jīng)濟(jì)性。在保證測量精度的前提下，應(yīng)全面考慮測量工具的成 本、耐磨性、測量效率等因素，

6、選擇比較經(jīng)濟(jì)、測量效率較高的測量工具。四、實(shí)驗(yàn)：長度的測量1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 測量空心圓筒的外徑、內(nèi)徑和深度及大頭針中間位置附近的直徑。(2) 學(xué)會使用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器，能根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的測量工具。2. 實(shí)驗(yàn)器材游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、空心圓筒、大頭針。3. 實(shí)驗(yàn)原理( 1 )游標(biāo)卡尺實(shí)驗(yàn)原理 游標(biāo)卡尺是將一微小量加以放大，然后進(jìn)行讀數(shù)。 常用的游標(biāo)卡尺可以精確到 0.1 mm，有的可以精確到0.05 mm和0.02 mm。 用它可以測量物體的厚度或外徑、孔的內(nèi)徑或槽寬、容器的深度。(2)螺旋測微器實(shí)驗(yàn)原理 螺旋測微器又叫千分尺，它比游標(biāo)卡尺更精密。 精度可達(dá) 0.01 mm 主要測

7、量對物體有精細(xì)要求的情況，或?qū)?xì)小物體進(jìn)行測量。4. 實(shí)驗(yàn)步驟(1) 用游標(biāo)卡尺測量空心圓筒的內(nèi)徑不同位置三次，填入表格。(2) 用游標(biāo)卡尺測量空心圓筒的外徑不同位置三次，填入表格。(3) 用螺旋測微器測量大頭針的直徑不同位置三次，填入表格。5. 數(shù)據(jù)處理 表格一 用游標(biāo)卡尺測量空心圓筒的內(nèi)徑、外徑和深度空心圓筒內(nèi)徑外徑深度123平均值表格二 用螺旋測微器測量大頭針中間位置附近的直徑大頭針直徑123平均值試題案例例1某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的直徑和高度，測量結(jié)果如圖(a)和(b)所示。該工件的直徑為 cm,高度為 mm。解析 圖(a)為20分度的游標(biāo)卡尺，其精度為0.

8、05 mm。主尺讀數(shù)為12 mm,游標(biāo)尺上第4條刻線與主尺上的某一條刻線對齊，故測量結(jié)果為12 mm+ 4X 0.05 mm=12.20 mm= 1.220 cm。螺旋測微器的精度為0.01 mm,由圖(b)知固定刻度讀數(shù)為6.5 mm,可動刻度讀數(shù)為 36.0” 故工件的高度為 6.5 mm + 36.0X 0.01 mm =6.860 mm。答案 1.220 6.860方法凝煉 本題主要考查游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的使用。游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法是 主尺讀數(shù)加上游標(biāo)尺讀數(shù)，不需要估讀。螺旋測微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù) 加上可動刻度讀數(shù)，在讀可動刻度讀數(shù)時(shí)需估讀。針對訓(xùn)練 1 某同學(xué)在測定一段金屬絲

9、的長度和直徑實(shí)驗(yàn)中：(1)用游標(biāo)卡尺測量有效長度如圖甲所示，可知其長度為I =mm；用螺旋測微器測金屬絲的直徑時(shí)，如圖乙所示，測量值d =mm。解析 (1)由圖示游標(biāo)卡尺可知，金屬絲的直徑為50 mm+ 4X 0.05 mm= 50.20mm。(2)由圖示螺旋測微器可知，金屬絲的直徑為0 mm+ 20.7X 0.01 mm= 0.207 mm。答案 (1)50.20 (2)0.207(0.2060.208 均可)1. （游標(biāo)卡尺的讀數(shù) ）用游標(biāo)卡尺可以測量某些工件的外徑。 在測量時(shí)，示數(shù)如圖所示，則讀數(shù)分別為 mm。解析 游標(biāo)卡尺讀數(shù)為29 mm + 8X0.1 mm= 29.8 mm答案 2

10、9.8 mm。2. （游標(biāo)卡尺的讀數(shù) ）某學(xué)生用游標(biāo)尺上標(biāo)有 20等分刻度的游標(biāo)卡尺測一工件的長度，測得的結(jié)果如圖所示，貝U該工件的長度I二cm。解析 游標(biāo)卡尺的固定刻度讀數(shù)為 5.0 cm ，游標(biāo)尺上第 3 個(gè)刻度游標(biāo)讀數(shù)為3X0.05 mm= 0.15 mm= 0.015 cm,所以最終讀數(shù)為：5.0 cm+ 0.015 cm= 5.015 cm。答案 5.0153. （螺旋測微器的使用和讀數(shù) ）某同學(xué)用如圖甲所示的螺旋測微器測小球的直徑時(shí), 他應(yīng)先轉(zhuǎn)動 到 F 靠近小球,再轉(zhuǎn)動 到 F 夾住小球,直至聽到棘輪發(fā)出聲音為止,撥動 使 F 固定后讀數(shù) （填儀器部件字母符號 ）。正確操作后,螺

11、旋測微器的示數(shù)如圖乙所示,則小球的直徑是 mm。解析 用螺旋測微器測小球直徑時(shí), 先轉(zhuǎn)動粗調(diào)旋鈕 D 使測微螺桿 F 靠近被測小 球,再轉(zhuǎn)動微調(diào)旋鈕 H 使測微螺桿 F 夾住小球,直到棘輪發(fā)出聲音為止,撥動止動旋鈕G使F固定后讀數(shù)，讀數(shù)為 6.5 mm+ 20.0X 0.01 mm= 6.700 mm。 答案 D H G 6.700基礎(chǔ)過關(guān)1. 用游標(biāo)卡尺測量某工件的外徑時(shí)，示數(shù)如圖所示，則讀數(shù)為 mm。解析 游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為：3.0 cm= 30 mm,游標(biāo)尺上第6個(gè)刻度和主尺上 某一刻度對齊，所以游標(biāo)讀數(shù)為 6X 0.1 mm = 0.6 mm，所以最終讀數(shù)為：30 mm+ 0.6 m

12、m= 30.6 mm。答案 30.62. 用螺旋測微器測某一圓柱體直徑，示數(shù)如圖所示，此示數(shù)為 mm。解析 螺旋測微器的固定刻度為4 mm，可動刻度為7.8X 0.01 mm = 0.078 mm,所以最終讀數(shù)為 4 mm + 0.078 mm= 4.078 mm。答案 4.0783. 用50分度的游標(biāo)卡尺（測量值可精確到0.02 mm）測定某圓筒的內(nèi)徑時(shí)，卡尺上 的示數(shù)如圖所示，可讀出圓筒的內(nèi)徑為 mm。解析 主尺上讀出整毫米數(shù)n = 52 mm,精確度m= 0.02 mm,游標(biāo)尺上第5條刻線與主尺上某一刻線對齊，故讀數(shù) 1 = n+ km = 52 mm+ 5X 0.02 mm= 52.1

13、0 mm。答案 52.104. 如圖所示是用螺旋測微器測量一小鋼球的直徑的示數(shù)，此讀數(shù)應(yīng)是 。解析 讀數(shù)d =固定刻度示數(shù)(8.5 mm) +可動刻度示數(shù)(10.0X0.01 mm),計(jì)算得d=8.600 mm。答案 8.600 mm能力提升5. 某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的高度和直徑,測量結(jié)果如圖甲和乙所示。該工件的高度為 cm,直徑為mm。解析 游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為1.2 cm,游標(biāo)尺上第4個(gè)刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標(biāo)讀數(shù)為4X 0.05 mm= 0.20 mm= 0.020 cm,所以最終讀數(shù)為：1.2 cm + 0.020 cm= 1.220 cm。螺旋

14、測微器的固定刻度為6.5 mm,可動刻度為36.0X 0.01 mm= 0.360 mm,所以最終讀數(shù)為 6.5 mm + 0.360 mm= 6.860 mm。答案 1.220 6.860（6.8586.862 均正確）6. 某同學(xué)在進(jìn)行螺旋測微器的讀數(shù)練習(xí)時(shí)示數(shù)分別如圖甲、乙所示,則甲圖讀數(shù)47.8X 0.01為mm,則乙圖讀數(shù)為 mm,解析 圖甲螺旋測微器的固定刻度半毫米刻度沒有露出,可動刻度為mm = 0.478 mm,所以最終讀數(shù)為0 mm+ 0.478 mm= 0.478 mm；圖乙螺旋測微器的固定刻度半毫米刻度已經(jīng)露出，固定刻度為0.5 mm,可動刻度為2.8X 0.01 mm=0.028 mm,所以最終讀數(shù)為 0.5 mm+ 0.028 mm= 0.528 mm。答案 0.478（0.4