届山东新高考物理一轮复习讲义第8章 实验10 长度的测量及其测量工具的选用 Word版含答案.docx

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届山东新高考物理一轮复习讲义第8章实验10长度的测量及其测量工具的选用Word版含答案

实验十　长度的测量及其测量工具的选用

一、实验目的

1．正确使用刻度尺、游标卡尺和螺旋测微器。

2．掌握误差和有效数字的概念，能够对各种长度测量仪器进行准确读数。

二、测量工具的原理及使用

1．刻度尺的构造、原理及使用

（1）仪器构造。

在木板、塑料或金属上每隔1mm等间隔地刻一条线，如图所示。

（2）设计原理。

常用的刻度尺的最小分度一般为1mm，使用时估读到毫米的下一位。

（3）刻度尺的使用

①使用前要观察刻度尺的零刻度线、量程及最小刻度值，根据待测物的大小和所需达到的测量准确度，选择合适的刻度尺。

②测量物体的长度时，刻度尺要放正，尺面沿着所测物体的长度放置，刻度线紧贴被测物体。

③通常测量时，将刻度尺的零刻度线与被测长度的起始端对齐；使用零刻度线已被磨损的刻度尺时，则可以让某一整数刻度线与被测长度的起始端对齐。

④观察示数时，视线应与刻度尺垂直，并与刻度线正对。

⑤读数时，应估读到最小刻度的下一位。

2．螺旋测微器（千分尺）的构造、原理及读数

（1）构造：

如图所示，B为固定刻度，E为可动刻度。

（2）原理：

测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01mm，即螺旋测微器的精确度为0.01mm。

（3）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（mm）（注意半毫米刻度线是否露出）＋可动刻度数（估读一位）×0.01（mm）。

③如图所示，固定刻度示数为2.0mm，半毫米刻度线未露，而可动刻度上的示数为15.0，最后的读数为2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。

3．游标卡尺的构造、原理及读数

（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1mm。

常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，其读数见下表：

刻度格数

（分度）

刻度总

长度

每小格与

1mm的差值

精确度

（可准确到）

10

9mm

0.1mm

0.1mm

20

19mm

0.05mm

0.05mm

50

49mm

0.02mm

0.02mm

（4）读数：

若用x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线对齐的游标的格数，则记录结果表达为（x＋K×精确度）mm。

刻度尺的使用

1．如图甲所示的物体A的长度是cm＝m，如图乙所示的物体B的长度是mm＝m。

甲　　　　　　　　乙

[解析]　LA＝（14.0－10.0）cm＝4.0cm＝4.0×10－2m，

LB＝（14.40－11.00）cm＝3.40cm＝34.0mm＝3.40×10－2m。

[答案]　4.0　4.0×10－2　34.0　3.40×10－2

2．现用最小分度为1mm的米尺测量金属丝长度，如图所示，图中箭头所指位置是拉直的金属丝两端在米尺上相对应的位置，测得的金属丝长度为mm。

在测量金属丝直径时，如果受条件限制，身边只有米尺1把和圆柱形铅笔1支。

如何较准确地测量金属丝的直径？

请简述测量方法。

[解析]　观察本题图示，注意金属丝的起点不在“0”处，所以测得金属丝的长度为982.0mm－10.0mm＝972.0mm。

由于一根金属丝的直径太小，用mm刻度尺不易测量，故采用放大法测量：

在铅笔上紧密排绕N匝金属丝，用毫米刻度尺测出该N匝金属丝的宽度D。

由此可以算出金属丝的平均直径为

。

[答案]　972.0　测量方法见解析

螺旋测微器的使用

1．用螺旋测微器测得与导线圈导线同种规格的导线的直径d如图所示，则d＝mm。

[解析]　螺旋测微器的读数：

d＝0.01mm×15.5＝0.155mm。

[答案]　0.155（0.154～0.156均可）

2．使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，则金属丝的直径是mm。

[解析]　固定刻度示数为1.0mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为15.0，最后的读数为1.0mm＋15.0×0.01mm＝1.150mm。

[答案]　1.150（1.149～1.151均可）

3．螺旋测微器测量圆柱体的直径，某次测量的示数分别如图所示，直径为mm。

[解析]　直径d＝5mm＋31.5×0.01mm＝5.315mm。

[答案]　5.315（5.314～5.316均可）

4．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mm，图（b）所示读数为mm，所测金属板的厚度为mm。

（a）　　　　　　（b）

[解析]　题图（a）的读数为1.0×0.01mm＝0.010mm。

题图（b）的读数为6.5mm＋37.0×0.01mm＝6.870mm，故金属板的厚度d＝6.870mm－0.010mm＝6.860mm。

[答案]　0.010　6.870　6.860

游标卡尺的使用

1．图甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的（选填“A”“B”或“C”）进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为mm。

甲　　　　　　　乙

[解析]　测量内径时应该用游标卡尺上的内测量爪A。

游标卡尺的读数＝主尺上的读数＋游标尺上的读数。

本题主尺上读数为11mm，游标尺上读数为6×0.05mm＝0.30mm，故读数为11.30mm。

[答案]　A　11.30

2．如图所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为9mm长10等分、19mm长20等分、49mm长50等分，它们的读数依次为mm、mm、mm。

[解析]　最上面图读数：

整毫米是17，不足1毫米数是2×0.1mm＝0.2mm，最后结果是17mm＋0.2mm＝17.2mm。

中间图读数：

整毫米是23，不足1毫米数是17×0.05mm＝0.85mm，最后结果是23mm＋0.85mm＝23.85mm。

最下面图读数：

整毫米是3，不足1毫米数是7×0.02mm＝0.14mm，最后结果是3mm＋0.14mm＝3.14mm。

[答案]　17.2　23.85　3.14

3．有一种新式游标卡尺，它的刻度与传统的游标卡尺明显不同。

新式游标卡尺的刻线看起来很“稀疏”，使得读数显得清晰明了，便于使用者正确读取数据。

通常游标卡尺的刻度有10分度、20分度、50分度三种规格；新式游标卡尺也有相应的三种，但刻度却是：

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”的新式游标卡尺为例，如图所示。

（1）它的准确度是mm。

（2）用它测量某物体的厚度，示数如图所示，正确的读数是cm。

[解析]

（1）39mm等分成20份的新式游标卡尺，其每一小格的长度为1.95mm，故准确度为2.00mm－1.95mm＝0.05mm。

（2）主尺刻度为31mm，游尺刻度为0.05×6＝0.30mm，故物体的厚度为31mm＋0.30mm＝31.30mm＝3.130cm。

[答案]

（1）0.05　

（2）3.130