鲁科版 (2019)必修 第三册科学测量:长度的测量及测量工具的选用学案

这是一份鲁科版 (2019)必修 第三册科学测量:长度的测量及测量工具的选用学案，共7页。
探究1 游标卡尺的测量原理及使用
1.游标卡尺的测量原理
(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)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。常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表：
2.游标卡尺的读数
若用l表示物体的长度，n表示游标尺零刻线前的整毫米数，k与主尺对齐的游标尺刻度数，m为游标卡尺的精度，则记录结果表示为l＝n＋km。读数时不估读。
例1 某同学用游标卡尺分别测量金属圆管的内、外壁直径，游标卡尺的示数分别如图(a)和图(b)所示。
由图可读出，圆管内壁的直径为________mm，圆管外壁的直径为________mm；由此可计算出金属圆管横截面的面积。
听课笔记


游标卡尺读数时要看“三看”
(1)看精度，所用的游标卡尺是精确到0.1 mm、0.05 mm 还是0.02 mm。
(2)看游标尺上的0刻度线位置，注意区分0刻度线与游标尺的轮廓线。
(3)看游标尺的哪条刻度线与主尺上的刻度线对齐。
训练1 (2024·山东临沂高二校考)在“导体电阻率的测量”的实验中，有游标卡尺如图所示，其精度为________mm，读数为________cm。
探究2 螺旋测微器的测量原理及使用

1.螺旋测微器的测量原理
(1)构造：如图所示，A为侧砧，B为固定刻度，C为尺架，D为粗调旋钮，E为可动刻度，D′为微调旋钮，F为测微螺杆，G为止动旋钮。
(2)原理：固定刻度的中间线两侧分别有毫米刻度和半毫米刻度。可动刻度部分每旋转一周，测微螺杆前进或后退0.5 mm，而可动刻度分为50等分，每旋转一个可动刻度，测微螺杆前进或后退eq \f(0.5,50) mm＝0.1 mm，所以，用螺旋测微器测量长度可精确到0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。
2.螺旋测微器的读数
(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n(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数尺(估读一位)×0.01(mm)，即l＝n＋k×0.01，单位为mm。
3.螺旋测微器的使用及注意事项
(1)在使用螺旋测微器之前，首先应检查零点。
(2)测量时，用左手拿尺架，右手转动粗调旋钮，在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用粗调旋钮，而改用微调旋钮，直至棘轮发出声音，随即拨动止动旋钮使测微螺杆固定，然后读数。这样既能使测量结果精确，又可避免产生过大的压力使螺旋测微器受损。
例2 某同学用如图甲所示的螺旋测微器测小球的直径时，他应先转动________到P靠近小球，再转动________到P夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动止动旋钮使P固定后读数(填仪器部件字母符号)。正确操作后，螺旋测微器的示数如图乙所示，则小球的直径是________mm。
听课笔记

(1)螺旋测微器需估读一位，以mm为单位时，应读到小数点后面的第三位。
(2)读数时，除了观察固定刻度的整毫米刻度线外，要特别注意半毫米刻度线，若半毫米刻度线露出，则固定刻度的读数要加0.5 mm。
训练2 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0.010 mm，图(b)所示读数为________mm，所测金属板的厚度为________mm，用游标卡尺测金属板的直径如图(c)所示，则金属板直径为________cm。
探究3 电压表、电流表的读数
1.首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值。
2.根据表盘总的刻度数确定精确度，即每一小格表示的值，同时确定读数有效数字所在的位数。
3.按照指针的实际位置进行读数。
4.(1)0～3 V的电压表和0～3 A 的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1 V和0.1 A，读到0.1的下一位，即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3 (2024·四川绵阳期中)关于电流表和电压表的读数：
(1)如图甲所示是学生实验用的有两个量程的电流表刻度盘，当用“－”和“0.6”两接线柱时，能测量的最大电流是________A，对应刻度盘上的每一小格代表________A，图甲所示示数为________A；当使用电流表的“－”和“3”两接线柱时，对应刻度盘上的每一小格代表________A，图甲所示示数为________A。
(2)图乙为学生实验用的有两个量程的电压表刻度盘，当使用较小量程时，测量电压的最大值不得超过________V，对应刻度盘上的每一小格表示________V，图乙所示示数为________V；若使用的是较大量程时，则对应刻度盘上的每一小格表示________V，图乙所示示数为________V。
听课笔记

训练3 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。
第5节 科学测量：长度的测量及测量工具的选用
探究1
例1 22.3 29.9
解析 根据题图可知，该游标卡尺的游标尺为10分度值游标卡尺，其精度为0.1 mm，由图(a)可读出，圆管内壁的直径为主尺读数加游标尺读数，即为d1＝22 mm＋3×0.1 mm＝22.3 mm
由图(b)可读出，圆管内壁的直径为
d2＝29 mm＋9×0.1 mm＝29.9 mm。
训练1 0.05 1.105
解析 图示游标卡尺的游标尺为20分度，则可知该游标卡尺的精度为0.05 mm，主尺读数为1.1 cm，游标尺第1格与主尺对齐，游标尺读数为1×0.05 mm＝0.05 mm
则总读数为1.1 cm＋0.05 mm＝1.105 cm。
探究2
例2 K K′ 3.800
解析 用螺旋测微器测小球直径时，先转动粗调旋钮K使测微螺杆P靠近被测小球，再转动微调旋钮K′使测微螺杆P夹住小球，直到棘轮发出声音为止，拨动止动旋钮使P固定后读数。固定刻度的半毫米刻度线已露出，故读数为3.5 mm，可动刻度上的读数为30.0×0.01 mm，所以螺旋测微器的读数为3.5 mm＋30.0×0.01 mm＝3.800 mm。
训练2 6.870 6.860 1.240
解析 测量金属板厚度时的示数如图(b)所示，螺旋测微器的固定刻度为6.5 mm，可动刻度为37.0×0.01 mm＝0.370 mm，所以最终读数为6.870 mm
则所测金属板的厚度为
6.870 mm－0.010 mm＝6.860 mm
如图(c)所示，游标卡尺固定刻度为1.2 cm，可动刻度为8×0.05 mm＝0.40 mm
则金属板直径为1.2 cm＋0.40 mm＝1.240 cm。
探究3
例3 (1)0.6 0.02 0.34 0.1 1.70
(2)3 0.1 2.20 0.5 11.0
解析 (1)电流表和电压表的接线柱上的数字表示其量程。由图甲知，当使用电流表的刻度盘上的“－”和“0.6”两接线柱时，能测量的最大电流是0.6 A，对应刻度盘上的每一小格代表eq \f(0.6,30) A＝0.02 A，电流表示数为17×0.02 A＝0.34 A；当使用电流表的“－”和“3”两接线柱时，对应刻度盘上的每一小格代表eq \f(3,30) A＝0.1 A，电流表示数为17.0×0.1 A＝1.70 A。
(2)由图乙知，电压表的较小量程为3 V，所以测量电压的最大值不得超过3 V，对应刻度盘上的每一小格表示eq \f(3,30) V＝0.1 V，电压表示数为22.0×0.1 V＝2.20 V；若使用的是较大量程时，则对应刻度盘上的每一小格表示eq \f(15,30) V＝0.5 V，电压表示数为22×0.5 V＝11.0 V。
训练3 (1)0.02 0.44 0.1 2.20
(2)0.1 1.70 0.5 8.5
解析 (1)使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，表针示数为0.44 A；当使用3 A量程时，每一小格为0.1 A，表针示数为2.20 A。
(2)使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，表针示数为1.70 V；使用15 V量程时，每小格为0.5 V，表针示数为8.5 V。
刻度格数(分度)
刻度总长度
1 mm与每小格的差值
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