第3章 第5节 科学测量：长度的测量及测量工具的选用-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理必修3同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版）

第5节　科学测量：长度的测量及测量工具的选用 一、游标卡尺和螺旋测微器的原理及使用 1．游标卡尺的测量原理及使用 (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的总长度少1 mm。 常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的，其精确度见下表： 刻度格数(分度) 刻度总长度 每小格与1 mm的差值 精确度(可准确到) 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 (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，则记录结果表示为(x＋K×精确度)mm。需要注意的是，不管是哪种卡尺，K值均不需要估读。 如图所示，有一游标卡尺，主尺的最小分度是1 mm，游标上有20个小的等分刻度。用它测量一工件的长度，图示的读数为104 mm＋0.05×0 mm＝104.00 mm。 2．螺旋测微器的原理及应用 (1)结构：如图所示，测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D、微调旋钮D′、测微螺杆F是连在一起的，通过精密螺纹套在B上。 (2)测量原理 螺旋测微器的螺距是0.5 mm，螺栓上可动刻度一周为50格，当螺栓每转一周时，前进(或后退)一个螺距0.5 mm。若螺栓每转过1格，前进(或后退)0.01 mm，因此螺旋测微器的精确度为0.01 mm。 学生用书第79页 (3)操作与读数 ①操作：使用螺旋测微器时，将被测物体放在小砧A和测微螺杆F之间，先使用粗调旋钮D，在测微螺杆F快靠近被测物体时，改用微调旋钮D′，听到“咔、咔”声音停止转动，并用止动旋钮止动，然后读数。 ②读数：读数时，在固定刻度尺上读出大于0.5 mm的部分，在可动刻度上读出不足0.5 mm的部分，读可动刻度示数时还要注意估读一位数字。 螺旋测微器的读数可用下式表示：螺旋测微器的读数＝固定尺上的读数＋可动尺上的读数×精确度。如图所示，读数为6.5 mm＋0.01×20.3 mm＝6.703 mm。 二、长度测量工具选用的三个原则 1．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的刻度尺来测量，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。 2．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，可用刻度尺，而不宜用游标卡尺或螺旋测微器。 3．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。 三、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。 3．实验原理 (1)游标卡尺的实验原理 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)螺旋测微器的实验原理 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。 4．实验步骤 (1)用游标卡尺测量空心圆筒的内径不同位置三次，填入表格。 (2)用游标卡尺测量空心圆筒的外径不同位置三次，填入表格。 (3)用螺旋测微器测量大头针的直径不同位置三次，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 学生用书第80页 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 四、注意事项 1．游标卡尺的使用 (1)测量时，右手拿主尺，大拇指移动游标尺，左手拿待测物体。 (2)游标卡尺是比较精密的测量工具，使用时要轻拿轻放，移动游标尺不能用力过猛，两测量爪与待测物的接触不宜过紧。 (3)读数时，应通过螺钉将游标尺锁定于主尺。 2．螺旋测微器的使用 (1)测量前应校对零点：使测砧A与测微螺杆P并拢，观察可动刻度零刻线与固