第3章　第5节　科学测量 长度的测量及测量工具的选用—2020-2021学年新教材鲁科版（2019）高中物理必修三课件（30张PPT）

第5节　科学测量:长度的测量及测量工具的选用
必备知识
自我检测
一、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。
必备知识
自我检测
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,其规格见下表:
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
必备知识
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二、螺旋测微器的测量原理
1.构造:如图所示,
必备知识
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2.原理:测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm,即粗调旋钮每旋转一周,测微螺杆前进或后退0.5 mm,而可动刻度上的刻度为50等份,每转动一小格,测微螺杆前进或后退0.01 mm,即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位,因此,螺旋测微器又叫千分尺。
必备知识
自我检测
三、长度测量工具的选用
长度测量工具选用的三个原则
第一,根据测量所需要的精度来选择测量工具。例如,一个机器零件的加工尺寸要求误差不大于0.02 mm,如果用精度为1 mm的米尺来测量,显然无法达到测量要求,这时我们可选择游标卡尺进行测量。
第二,根据对被测对象估计值的大小选择量程合适的测量工具。例如,测量一本书的长度,可用米尺,而不宜用游标卡尺或螺旋测微器。
第三,符合测量的经济性。在保证测量精度的前提下,应全面考虑测量工具的成本、耐磨性、测量效率等因素,选择比较经济、测量效率较高的测量工具。
必备知识
自我检测
四、实验:长度的测量
1.实验目的
(1)测量空心圆筒的外径、内径和深度及大头针中间位置附近的直径。
(2)学会使用游标卡尺和螺旋测微器,能根据实际需要选择合适的测量工具。
2.实验器材
游标卡尺、螺旋测微器、空心圆筒、大头针。
必备知识
自我检测
3.实验原理
(1)游标卡尺实验原理
①游标卡尺是将一微小量加以放大,然后进行读数。
②常用的游标卡尺可以精确到0.1 mm,有的可以精确到0.05 mm和0.02 mm。
③用它可以测量物体的厚度或外径、孔的内径或槽宽、容器的深度。
(2)螺旋测微器实验原理
①螺旋测微器又叫千分尺,它比游标卡尺更精密。
②精度可达0.01 mm。
③主要测量对物体有精细要求的情况,或对细小物体进行测量。
必备知识
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4.实验步骤
(1)用游标卡尺测量空心圆筒内径的不同位置,重复三次,填入表格。
(2)用游标卡尺测量空心圆筒外径的不同位置,重复三次,填入表格。
(3)用螺旋测微器测量大头针直径的不同位置,重复三次,填入表格。
5.数据处理
表格一　用游标卡尺测量空心圆筒的内径、外径和深度
空心圆筒
内径
外径
深度
1
?
?
?
2
?
?
?
3
?
?
?
平均值
?
?
?
必备知识
自我检测
表格二　用螺旋测微器测量大头针中间位置附近的直径
大头针
直径
1
?
2
?
3
?
平均值
?
必备知识
自我检测
正误判断。
(1)10分度的游标卡尺精确到0.01 mm。(　　)
解析:10分度的游标卡尺精确到0.1 mm。
答案:×
(2)游标卡尺需要估读。(　　)
解析:游标卡尺不需要估读。
答案:×
(3)螺旋测微器精确到0.01 mm。(　　)
解析:螺旋测微器读到0.001 mm,精确到0.01 mm。
答案:√
必备知识
自我检测
(4)螺旋测微器需要估读。(　　)
解析:看可动刻度第几条线与主尺中心线对齐时需要估读。
答案:√
(5)螺旋测微器主尺读数最小值为1 mm。(　　)
解析:螺旋测微器主尺读数最小值为0.5 mm。
答案:×
探究一
探究二
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游标卡尺的读数
知识归纳
1.若用n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度线对齐的游标的格数,则记录结果表示为(n+k×精确度)mm。
2.游标卡尺的使用及注意事项
(1)用游标卡尺测量零件时,右手拿主尺,大拇指移动游标尺,左手拿待测物体,当其与测量爪相贴时,即可锁定紧固螺钉,读取数据。
(2)游标卡尺是比较精密的测量工具,要轻拿轻放,不得碰撞或跌落地下。
(3)用游标卡尺测量零件时,不允许过分地施加压力,所用压力应使两个测量爪刚好接触零件表面。
(4)游标卡尺没有估读数。
探究一
探究二
随堂检测
实例引导
例1用游标卡尺可以测量某些工件的外径。在测量时,示数如图所示,则读数分别为　　　　　mm。?
解析:游标卡尺读数为29 mm+8×0.1 mm=29.8 mm。
答案:29.8 mm
规律方法游标卡尺的读数方法是主尺读数加上游标尺读数,不需要估读。
探究一
探究二
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变式训练1某学生用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度,测得的结果如图所示,则该工件的长度l=　　　　cm。?
解析:游标卡尺的固定刻度读数为5.0 cm,游标尺上第3个刻度游标读数为3×0.05 mm=0.15 mm=0.015 cm,所以最终读数为5.0 cm+
0.015 cm=5.015 cm。
答案:5.015
探究一
探究二
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螺旋测微器的读数
知识归纳
1.测量时被测物体长度的半毫米以上的数由固定刻度读出,不足半毫米部分由可动刻度读出。测量值(mm)=固定刻度数(mm)+可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)。
探究一
探究二
随堂检测
2.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。
(3)在读数时,要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出。
探究一
探究二
随堂检测
实例引导
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F靠近小球,再转动　　　　　到F夹住小球,直至听到棘轮发出声音为止,拨动　　　　　使F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。?
探究一
探究二
随堂检测
解析:用螺旋测微器测小球直径时,先转动粗调旋钮D使测微螺杆F靠近被测小球,再转动微调旋钮H使测微螺杆F夹住小球,直到棘轮发出声音为止,拨动止动旋钮G使F固定后读数,读数为6.5 mm+
20.0×0.01 mm=6.700 mm。
答案:D　H　G　6.700
探究一
探究二
随堂检测
规律方法螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读。
探究一
探究二
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变式训练2用螺旋测微器测某一圆柱体直径,示数如右图所示,此示数为　　　　　mm。?
解析:螺旋测微器的固定刻度为4 mm,可动刻度为7.8×0.01 mm=
0.078 mm,所以最终读数为4 mm+0.078 mm=4.078 mm。
答案:4.078(4.077~4.079均可)
探究一
探究二
随堂检测
1.图(a)的读数为　　　　cm,图(b)的读数为　　　　mm。?
探究一
探究二
随堂检测
解析:图(a)为20分度的游标卡尺,其精度为0.05 mm。主尺读数为
12 mm,游标尺上第4条刻线与主尺上的某一条刻线对齐,故测量结果为12 mm+4×0.05 mm=12.20 mm=1.220 cm。螺旋测微器的精度为0.01 mm,由图(b)知固定刻度读数为6.5 mm,可动刻度读数为“36.0”,故工件的高度为6.5 mm+36.0×0.01 mm=6.860 mm。
答案:1.220　6.860
探究一
探究二
随堂检测
2.某同学在测定一段金属丝的长度和直径实验中:
(1)用游标卡尺测量有效长度如图甲所示,可知其长度为l=　 mm;?
(2)用螺旋测微器测金属丝的直径时,如图乙所示,测量值d=　 mm。?
探究一
探究二
随堂检测
解析:(1)由图示游标卡尺可知,金属丝的直径为50 mm+4×0.05 mm
=50.20 mm。
(2)由图示螺旋测微器可知,金属丝的直径为0 mm+20.5×0.01 mm
=0.205 mm。
答案:(1)50.20　(2)0.205(0.204~0.206均可)
探究一
探究二
随堂检测
3.(2019~2020学年陕西渭南大荔高二上期末教学质量)某同学在测量一种均匀新材料的电阻率的过程中,对由该材料做成的圆柱形导体的相关测量如下:
用20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示,由图可知其长度L=
　　　　　mm;用螺旋测微器测量其直径如图乙所示,由图乙可知其直径d=　　　　　mm。?
探究一
探究二
随堂检测
解析:由图示游标卡尺可知,其示数为60 mm+4×0.05 mm=
60.20 mm;由图示螺旋测微器可知,其示数为8 mm+30.0×0.01 mm
=8.300 mm。
答案:60.20　8.300
探究一
探究二
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4.(2019~2020学年宁夏银川一中高二上期末)某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ。步骤如下:
(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示,可知其长度为
　　　　　mm。?
(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示,可知其直径为
　　　　　mm。?
探究一
探究二
随堂检测
解析:(1)由图甲所示可知,游标卡尺主尺示数为50 mm,游标尺示数为3×0.05 mm=0.15 mm,游标卡尺示数为50 mm+0.15 mm
=50.15 mm;
(2)由图乙所示可知,螺旋测微器固定刻度示数为4.5 mm,游标尺示数为20.0×0.01 mm=0.200 mm,螺旋测微器示数为4.5 mm+
0.200 mm=4.700 mm。
答案:(1)50.15　(2)4.700