江蘇版2023版高三一輪總復(fù)習(xí)物理第8章實(shí)驗(yàn)10 長度的測量及其測量工具的選用

長度的測量及其測量工具的選用1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)正確使用刻度尺、游標(biāo)卡尺和螺旋測微器。(2)掌握誤差和有效數(shù)字的概念，能夠?qū)Ω鞣N長度測量儀器進(jìn)行準(zhǔn)確讀數(shù)。2．實(shí)驗(yàn)原理(1)刻度尺①儀器構(gòu)造：在木板、塑料或金屬上每隔1mm等間隔地刻一條線，如圖所示。②設(shè)計(jì)原理：常用的刻度尺的最小分度一般為1mm，使用時(shí)估讀到毫米的下一位。(2)游標(biāo)卡尺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。③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1mm。常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上等分刻度有10個(gè)的、20個(gè)的、50個(gè)的，其規(guī)格見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長度每小格與1mm的差值精確度(可精確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm④讀數(shù)：若用x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(x＋K×精確度)mm。如圖甲、乙所示的兩把游標(biāo)卡尺，它們的游標(biāo)尺分別為9mm長10等分、19mm長20等分。圖甲讀數(shù)：主尺讀數(shù)為17mm，游標(biāo)尺讀數(shù)是5×0.1mm＝0.5mm，最后結(jié)果是17mm＋0.5mm＝17.5mm。圖乙讀數(shù)：主尺讀數(shù)為23mm，游標(biāo)尺讀數(shù)是7×0.05mm＝0.35mm，最后結(jié)果是23mm＋0.35mm＝23.35mm。甲乙(3)螺旋測微器①構(gòu)造：如圖所示，B為固定刻度，E為可動(dòng)刻度。②原理：測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，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上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.01mm，即螺旋測微器的精確度為0.01mm。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。③讀數(shù)：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(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)。如圖所示，固定刻度示數(shù)為2.0mm，半毫米刻度線未露出，而從可動(dòng)刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。3．實(shí)驗(yàn)器材毫米刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器、電流表、電壓表。4．讀數(shù)方法(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)＝主尺讀數(shù)＋游標(biāo)尺讀數(shù)。游標(biāo)卡尺的讀數(shù)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)①精確度。所用的游標(biāo)卡尺可準(zhǔn)確到0.1mm，還是0.05mm或0.02mm。游標(biāo)卡尺不需要估讀，后面不能隨意加零或去零；例如(圖1)圖1正確讀數(shù)：11mm＋4×0.1mm＝11.4mm易錯(cuò)讀成：11.40mm例如(圖2)圖2正確讀數(shù)：10mm＋12×0.05mm＝10.60mm易錯(cuò)讀成：10.6mm②主尺上的單位應(yīng)為厘米主尺上標(biāo)識的1、2、3等數(shù)字通常是指厘米，讀數(shù)時(shí)應(yīng)將毫米和厘米分清，游標(biāo)卡尺主尺上的最小刻度是1mm。例如(圖3)圖3正確讀數(shù)：50mm＋4×0.05mm＝50.20mm易錯(cuò)讀成：5mm＋4×0.05mm＝5.20mm③區(qū)分零刻度與標(biāo)尺最前端例如(圖4)圖4正確讀數(shù)：14mm＋10×0.05mm＝14.50mm易錯(cuò)讀成：13mm＋10×0.05mm＝13.50mm(2)螺旋測微器讀數(shù)螺旋測微器讀數(shù)＝固定刻度部分讀數(shù)(mm)＋可動(dòng)刻度部分讀數(shù)×精確度(mm)。注意估讀，以及半刻度線是否已露出。(3)電壓表和電流表讀數(shù)①0～3V的電壓表和0～3A的電流表讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度是0.1V或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。5．注意事項(xiàng)(1)使用刻度尺時(shí)應(yīng)注意的兩點(diǎn)：①正確放置的關(guān)鍵是做到：尺邊對齊被測對象，必須放正重合，不能歪斜；尺的有刻度的面必須緊貼被測對象，不能“懸空”。②正確觀察的關(guān)鍵是視線在終端刻度線的正前方，視線與刻度面垂直，看清大格數(shù)及小格數(shù)。(2)使用游標(biāo)卡尺的注意事項(xiàng)：①游標(biāo)卡尺都是根據(jù)刻度線對齊來讀數(shù)的，所以都不再往下一位估讀，有效數(shù)字的末位與游標(biāo)卡尺的精度對齊。②測量物不可在鉗口間移動(dòng)或壓得太緊，以免磨損鉗口或損壞工件。③使用游標(biāo)卡尺時(shí)先松動(dòng)固定游標(biāo)的堅(jiān)固螺釘，輕推游標(biāo)尺。④測量物上被測距離的連線必須平行于主尺。⑤讀數(shù)時(shí)，先將游標(biāo)尺固定，取下被測物體再進(jìn)行讀數(shù)。⑥不能用游標(biāo)卡尺測表面粗糙物體，也不允許被測物體在測爪間滑動(dòng)，防止摩擦。(3)使用螺旋測微器的注意事項(xiàng)：①旋鈕旋轉(zhuǎn)兩周測微螺桿才前進(jìn)1mm。因此，在可動(dòng)刻度上讀數(shù)前，先要判斷可動(dòng)刻度的左邊緣的位置，看它是在固定刻度尺0.5mm刻度線的左側(cè)還是右側(cè)，兩種情況下的讀數(shù)是不一樣的。②螺旋測微器讀數(shù)時(shí)必須估讀到0.001mm這一位置上。③當(dāng)測砧和測微螺桿并攏時(shí)，可動(dòng)刻度的零點(diǎn)與固定刻度的零點(diǎn)不相重合，將出現(xiàn)零誤差，應(yīng)加以修正，即在最后測長度的讀數(shù)上去掉零誤差的數(shù)值。④測量完畢后，要使測砧與測微螺桿之間留有一定的空隙，以免受熱膨脹時(shí)兩接觸面因擠壓而被損壞。教材原型實(shí)驗(yàn)1．(2019·?？谑懈呷M)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)果如圖甲和乙所示。該工件的直徑為________cm，高度為________mm。甲乙[解析]游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為1.2cm，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4×0.05mm＝0.20mm＝0.020cm，所以最終讀數(shù)為：1.2cm＋0.020cm＝1.220cm。螺旋測微器的固定刻度為6.5mm，可動(dòng)刻度為36.0×0.01mm＝0.360mm，所以最終讀數(shù)為6.5mm＋0.360mm＝6.860mm。[答案]1.2206.8602．有一種新式游標(biāo)卡尺，它的刻度與傳統(tǒng)的游標(biāo)卡尺明顯不同。新式游標(biāo)卡尺的刻線看起來很“稀疏”，使得讀數(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、50分度三種規(guī)格；新式游標(biāo)卡尺也有相應(yīng)的三種，但刻度卻是：19mm等分成10份，39mm等分成20份，99mm等分成50份，以“39mm等分成20份”的新式游標(biāo)卡尺為例，如圖所示。(1)它的準(zhǔn)確度是________mm。(2)用它測量某物體的厚度，示數(shù)如圖所示，正確的讀數(shù)是________cm。[解析](1)39mm等分成20份的新式游標(biāo)卡尺，其每一小格的長度為1.95mm，故準(zhǔn)確度為2.00mm－1.95mm＝0.05mm。(2)主尺刻度為31mm，游尺刻度為0.05×6＝0.30mm，故物體的厚度為31mm＋0.30mm＝31.30mm＝3.130cm。[答案](1)0.05(2)3.1303．(1)如圖甲所示的電表使用0.6A量程時(shí)，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表________A，圖中表針示數(shù)為________A；當(dāng)使用3A量程時(shí)，對應(yīng)刻度盤中每一小格代表______A，圖中表針示數(shù)為________A。甲乙(2)如圖乙所示的電表使用較小量程時(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。(3)旋鈕式電阻箱如圖丙所示，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻為________Ω，今欲將接入電路的電阻改為2087Ω，最簡單的操作方法是__________________________________________________________________________________________________________________________________。若用兩個(gè)這樣的電阻箱，即可得到的電阻值范圍為________。丙[解析](1)使用0.6A量程時(shí)，刻度盤上的每一小格為0.02A，表針示數(shù)為0.44A；當(dāng)使用3A量程時(shí)，每一小格為0.1A，表針示數(shù)為2.20A。(2)電壓表使用3V量程時(shí)，每小格表示0.1V，表針示數(shù)為1.70V；使用15V量程時(shí)，每小格表示0.5V，表針示數(shù)為8.5V。(3)接入電路的電阻為1987Ω，最簡單的操作方法是將“×1k”旋鈕調(diào)到2，再將“×100”旋鈕調(diào)到0。每個(gè)電阻箱的最大阻值是9999Ω，用這樣的兩個(gè)電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻是2×[答案](1)0.020.440.12.20(2)0.11.700.58.5(3)1987將“×1k”旋鈕調(diào)到2，再將“×100”4．某同學(xué)在測量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ時(shí)：甲乙丙丁(1)用游標(biāo)為20分度的卡尺測量其長度如圖甲所示，由圖可知其長度為________cm。(2)用螺旋測微器測量其直徑如圖乙所示，由圖可知其直徑為________mm。(3)用電壓表和電流表分別測量其兩端的電壓和流過其中的電流如圖丙、丁所示，由圖可知電壓為________V，電流為________A。[解析](1)題中為20分度游標(biāo)卡尺，其讀數(shù)為：50mm＋3×0.05mm＝50.15mm＝5.015cm。(2)螺旋測微器的讀數(shù)為：4.5mm＋20.0×0.01mm＝4.700mm。(3)電壓表的分度值為0.1V，要估讀到下一位，故其讀數(shù)為2.19V(2.16～2.20V均可)；電流表選擇的是0～0.6A量程，分度值為0.02A，，應(yīng)進(jìn)行eq\f(1,2)估讀，即估讀到0.01A，故其讀數(shù)為0.45A(或0.44A)[答案](1)5.015(2)4.700(3)2.19(2.16～2.20均可)0.45(或0.44)5．在“測定金屬絲電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，需要測量的物理量有U、I、d、l。甲乙丙丁(1)用螺旋測微器測金屬絲直徑時(shí)讀數(shù)如圖甲所示，則金屬絲的直徑為________mm。(2)若用圖乙測金屬絲的電阻，則測量結(jié)果將比真實(shí)值________(選填“偏大”或“偏小”)。(3)用電壓表和電流表測金屬絲的電壓和電流時(shí)讀數(shù)如圖丙、丁所示，則電壓表的讀數(shù)為________V，電流表的讀數(shù)為________A。[解析](1)由圖甲所示螺旋測微器可知，固定刻度示數(shù)為0.5mm，可動(dòng)刻度示數(shù)為19.7×0.01mm＝0.197mm，