第11章 第3节 第1课时 长度的测量及测量工具的选用-【正禾一本通】2024-2025学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019）

第十一章 电路及其应用 课时1 长度的测量及测量工具的选用 探究点一　游标卡尺 深度学习·探究 探究点二　螺旋测微器 深度学习·探究 探究点三　电压表和电流表的读数 深度学习·探究 课下巩固训练(十四)　长度的测量及测量工具的选用 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 【课标解读】　1.了解游标卡尺的原理和使用，掌握游标卡尺的读数方法。2.了解螺旋测微器的原理和使用，掌握螺旋测微器的读数方法。3.掌握电流表和电压表的读数方法。 1．游标卡尺的原理 (1)构造：游标卡尺主要由主尺、游标尺(主尺和游标尺上各固定有内测量爪、外测量爪)、深度尺、紧固螺钉等构成，如图所示。 (2)原理：利用主尺的单位刻度(1 mm)与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值来提高测量精度。 常见的游标尺有10分度、20分度和50分度三种，不管哪种规格，其游标尺上刻度部分的总长度总比主尺上同样多的小等分刻度少1 mm。具体情况如下表： 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 [说明]游标尺上的刻度线越多，游标尺单位刻度与1 mm的差距越小，测量的精确程度就越高。 (3)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径等。 2．游标卡尺的读数 若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出的与主尺上某一刻度线对齐的游标尺的格数，则测量结果表示为：(x＋K×精确度)mm。 [说明]一般先按照单位为毫米去读数，最后再根据需要将单位化成厘米或米。 【典例1】 (易错题)如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；测量的示数如图乙所示，则该钢笔帽的内径为________ mm。 解析：测量钢笔帽的内径应该用游标卡尺的内测量爪，故选A。所用游标卡尺为20分度的，精确度为0.05 mm，以游标尺上的“0”刻度线为基准，由主尺上读出整毫米数为11 mm，不足1毫米的在游标尺上读取，由于游标尺的第5条刻度线与主尺的刻度线对齐，所以读数为5×0.05 mm＝0.25 mm，故钢笔帽的内径为11.25 mm。 答案：A　11.25 [名师提醒] 错因剖析 对照反思 (1)没有明确游标尺的总刻度格数，将精确度用错； (2)读取整毫米数时误以游标尺的左侧边缘为基准； (3)读数时添加了估读位，游标卡尺不需要估读 【针对训练1】 用三把游标卡尺测量不同物体的长度，示数分别如图甲、乙、丙所示，则它们的读数依次为________ mm、________ mm、________ mm。 解析：题图甲读数：整毫米数是17 mm，不足1毫米的示数是2×0.1 mm＝0.2 mm，最后读数是17 mm＋0.2 mm＝17.2 mm。题图乙读数：整毫米数是23 mm，不足1毫米的示数是8×0.05 mm＝0.40 mm，最后读数是23 mm＋0.40 mm＝23.40 mm。题图丙读数：整毫米数是10 mm，不足1毫米的示数是19×0.02 mm＝0.38 mm，最后读数是10 mm＋0.38 mm＝10.38 mm。 答案：17.2　23.40　10.38 1．螺旋测微器的原理 (1)构造：如图所示，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D和微调旋钮D′是与测微螺杆F连在一起的，并通过精密螺纹套在B上。 (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0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上有50个等分刻度，可动刻度每旋转一格，F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上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。 (3)测量：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，随即拨动锁紧装置G使测微螺杆固定，然后读数。 2．螺旋测微器的读数 由固定刻度可读出被测物体长度的整毫米数和半毫米数，不足半毫米的部分由可动刻度读出。 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(估读到下一位)×0.01(mm)。 【典例2】 (易错题)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甲所示，测量金属板厚度时的示数如图乙所示。图甲所示读数为______ mm，图乙所示读数为______ mm，所测金属板的实际厚度为______ mm。 解析：题图甲中，螺旋测微器固定刻度的读数为0，可动刻度的读数为1.0×0.01 mm＝0.010 mm，所以螺旋测微器校零时的读数为0.010 mm；题图乙中，螺旋测微器固定刻度的读数为6 mm＋0.5 mm＝6.5 mm，可动刻度的读数为37.0×0.01 mm＝0.370 mm，所以测量金属板厚度时的读数为6.870 mm；所测金属板的厚度为6.870 mm－0.010 mm＝6.860 mm。 答案：0.010(0.009或0.011)　6.870(6.869或6.871)　6.860(第二空中数据减第一空中数据的差值均可) [名师提醒] 错因剖析 对照反思 (1)混淆固定刻度上的整毫米刻度线和半毫米刻度线； (2)固定刻度上的半毫米线已露出，但读数时没加0.5 mm； (3)读数时忘记估读，应准确到0.01 mm，估读到0.001 mm 【针对训练2】 请按要求填写测量结果： (1)某同学用游标卡尺的________测量一玻璃杯的内高，示数如图甲所示，则其内高为______ cm。该同学又用螺旋测微器测量玻璃的厚度，如图乙所示，则厚度为______ mm。 (2)另一同学用螺旋测微器测量一小球的直径，如图丙所示，正确读数后得到小球的直径为2.731 mm，则a＝____________，b＝____________。 解析：(1)测量玻璃杯的内高(即深度)时要用游标卡尺的深度尺，题图甲中，游标卡尺主尺上的整毫米数为100 mm，游标尺的精确度为0.1 mm，且第3条刻度线与主尺上的刻度线对齐，所以玻璃杯的内高为100 mm＋3×0.1 mm＝100.3 mm＝10.03 cm。题图乙中，螺旋测微器固定刻度的读数为2 mm＋0.5 mm＝2.5 mm，可动刻度的读数为26.0×0.01 mm＝0.260 mm，所以玻璃的厚度为2.760 mm。 (2)因为题图丙的读数为2.731 mm，按照螺旋测微器的读数规则可拆分为2.731 mm＝2.5 mm＋23.1×0.01 mm，所以a应为20，b应为1。 答案：(1)深度尺　10.03　2.760　(2) 20　1 电压表、电流表的读数 实验室常见的电压表有3 V和15 V两个量程(如图甲)，电流表有0.6 A和3 A两个量程(如图乙)。 (1)量程为3 V的电压表的精确度是0.1 V，量程为3 A的电流表的精确度是0.1 A，读数时要估读到分度值的十分之一，即读到0.1 V(A)的下一位，形式为“×.×× V(A)”。 (2)量程为15 V的电压表的精确度是0.5 V，读数时要估读到分度值的五分之一，即读到0.1 V位，形式为“×.× V”。 (3)量程为0.6 A的电流表的精确度是0.02 A，读数时要估读到分度值的二分之一(即半格估读)，读到0.01 A位，形式为“×.×× A”。 【典例3】 请读出以下电压表或电流表的示数，填在相应的横线上。 (1)电压表的量程一般有两种：0～3 V，0～15 V，如图(a)所示。 当接0～3 V量程时，电压表的读数为________ V；当接0～15 V量程时，电压表的读数为________ V。 (2)电流表的量程一般有两种：0～0.6 A，0～3 A，如图(b)所示。 当接0～3 A量程时，电流表的读数为________ A；当接0～0.6 A量程时，电流表的读数为________ A。 解析：(1)接0～3 V量程时，每一小格示数为0.1 V，共19.0格(含估读位数)，故读数为1.90 V。接0～15 V量程时，每一小格示数为0.5 V，共19格(不含估读位数)，则19×0.5 V＝9.5 V，估读部分为×0.5 V＝0.0 V，则读数为9.5 V＋0.0 V＝9.5 V。 (2)接0～3 A量程时，每一小格示数为0.1 A，共8.0格(含估读位数)，则8.0×0.1 A＝0.80 A，故读数为0.80 A。接0～0.6 A量程时，每一小格示数为0.02 A，共8格(不含估读位数)，则8×0.02 A＝0.16 A，估读部分为×0.02 V＝0.00 A——半格估读法，则读数为0.16 A＋0.00 A＝0.16 A。 答案：(1)1.90　9.5　(2)0.80　0.16 [误区警示]当估读部分的最后一位为零时，切勿舍弃，否则读数与电表的精度就不对应了！ 【针对训练3】 请完成下列各电压表或电流表的读数，把答案填在相应的横线上。 (1)量程为0～3 V和0～3 A的电表。 读数__________　　　　读数__________ (2)量程为0～15 V的电压表读数。 读数__________　　　　 读数__________ (3)量程为0～0.6 A的电流表读数。 读数__________　　　　 读数__________ 答案：(1)0.90 V　1.90 A　(2)10.0 V　10.3 V　(3)0.50 A　0.22 A 　　　游标卡尺的另一种读数方法 如图所示，游标尺上的第7分度线对应主尺的读数为30.0 mm。由于游标尺上7个格对应的实际长度为7×0.95 mm＝6.65 mm，所以游标尺上0分度线所对主尺的长度为30.0 mm－6.65 mm＝23.35 mm。 【基础应用题】 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______cm，圆管外壁的直径为______cm；由此可计算出金属圆管横截面的面积。 解析：题图(a)中游标卡尺的主尺读数为22 mm，游标尺上第3个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为3×0.1 mm＝0.3 mm，故最终读数为22 mm＋0.3 mm＝22.3 mm＝2.23 cm；题图(b)中游标卡尺的主尺读数为29 mm，游标尺上第9个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为9×0.1 mm＝0.9 mm，故最终读数为29 mm＋0.9 mm＝29.9 mm＝2.99 cm。 答案：2.23　2.99 2．某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的长度。用游标为20分度的游标卡尺测量时，示数如图所示，由图可知其长度L＝________ mm。 解析：根据题意可知，游标尺为20分度，由题图可知，游标尺第3个小格与主尺对齐，则其长度为L＝50 mm＋0.05×3 mm＝50.15 mm。 答案：50.15 3．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(均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。 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，拨动锁紧装置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 4．在某实验室中，甲同学用螺旋测微器测一金属丝直径时，仪器刻度的位置如图甲所示，则金属丝的直径为________ mm；该同学又用游标卡尺测一金属球直径时，仪器刻度的位置如图乙所示，则金属球的直径为________ cm。 解析：金属丝的直径为l＝(5.0＋20.0×0.01) mm＝5.200 mm；金属球的直径为d＝(0.9＋0.01×7) cm＝0.97 cm。 答案：5.200　0.97 5．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，图中表针的示数是________ 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。 解析：(1)题图甲使用0.6 A量程时，图中表针的示数是0.4 A＋2×0.02 A＋×0.02 A＝0.44 A；当使用3 A量程时，图中表针示数为2 A＋2×0.1 A＋×0.1 A＝2.20 A。 (2)题图乙使用较小量程时，图中表针的示数为1 V＋7×0.1 V＋×0.1 V＝1.70 V；若使用的是较大量程，图中表针示数为5 V＋7×0.5 V＋×0.5 V＝8.5 V。 答案：(1)0.02　0.44　0.1　2.20 (2)0.1　1.70　0.5　8.5 6．读出图中给出的螺旋测微器和游标卡尺的示数。螺旋测微器的示数为________ mm，游标卡尺的示数为________ cm。 解析：螺旋测微器的固定刻度读数为0，故其读数为0.01×26.5 mm＝0.265 mm；50分度的游标卡尺的主尺读数为41 mm，游标尺上第10个刻度与主尺上某一刻度对齐，故其读数为41 mm＋0.02×10 mm＝41.20 mm＝4.120 cm。 答案：0.265　4.120 【综合提升题】 7．(1)图甲是用20分度的游标卡尺测量一工件长度时游标与主尺的相对位置图，则该工件的长度为________mm。用千分尺测一金属杆的直径，结果如图乙所示，则杆的直径是________mm。 (2)某同学分别用10分度、20分度和50分度的游标卡尺测量同一工件的长度，下列数据一定错误的是________。 A．4.2 mm B．4.20 mm C．4.21 mm D．4.22 mm 解析：(1)由题图甲可知，20分度的游标卡尺的主尺读数为101 mm，游标尺上第11个刻度与主尺上某一刻度对齐，故其读数为101 mm＋0.05×11 mm＝101.55 mm； 由题图乙可知，螺旋测微器的固定刻度读数为2.5 mm，故其读数为2.5 mm＋0.01×20.0 mm＝2.700 mm。 (2)10分度时，游标尺上每一刻度表示为0.1 mm，20分度时，每一刻度表示为0.05 mm，50分度时，每一刻度表示为0.02 mm。由此可知取不到4.21 mm，C选项的数据一定是错误的，A、B、D三个选项的数据都可以取到。 答案：(1)101.55　2.700　(2)C 8．某同学在某次实验中，测得电流表(量程3 A)、电压表(量程15 V)及导体长度示数分别如图所示，则电流表的示数为I＝________ A，电压表的示数为U＝________ V，游标卡尺的读数为________ cm。 答案：2.30　12.0　10.230 9．(1)用灵敏电流表可以比较精确地测量“小电流”。用量程不同的两个灵敏电流表分别测量电流，示数如图甲、乙所示。则甲的读数为______ mA，乙的读数为______ mA。 (2)用50分度的游标卡尺测量物体的长度时，可以精确到0.02 mm。图丙中所测物体的长度为________ mm。 答案：(1)24.0　 66　(2)10.54 10．(1)如图甲所示，用螺旋测微器测量的长度为_______ mm；用游标卡尺测量长度时，部分刻度被遮挡，如图乙所示，但是仍可读出示数为_______ mm。 (2)如图丙所示，电压表接0～3 V量程时，所测电压的读数为________ V；如图丁所示，电流表接0～0.6 A量程时，所测电流的读数为________ A。 解析：由题图乙可知，游标尺为20分度的，且游标尺上的第17条刻度线与主尺上的67 mm刻度线对齐，可以推知所测长度为：67 mm－17×0.95 mm＝50.85 mm。 答案：(1)0.900　50.85　(2)2.15(2.14～2.16)　　 0.16 【创新拔高题】 11．新式游标卡尺的刻度线看起来很“稀疏”，使读数显得清晰明了，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分度和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19 mm等分成10份，39 mm等分成20份，99 mm等分成50份。如图甲就是一个“39 mm等分成20份”的新式游标卡尺，用它测量某物体的厚度，示数如图甲所示，正确的读数是________ cm。 (2)图乙所示的是螺旋测微器，正确的读数是________ cm。 [创新空间]无论游标卡尺的规格怎样变化，其设计原理(差值法)是不变的，只要算出主尺1 mm与游标尺上每小格长度的差值，就可以确定精确度，后续的读数方法都是相同的。 解析：(1)游标卡尺是利用差值读数原理设计的，题图甲中为20分度游标卡尺，游标尺的总长度为39 mm，每小格为1.95 mm，比主尺最小刻度的2倍小0.05 mm，故精确度为0.05 mm；游标卡尺读数＝主尺读数＋游标尺读数＝30 mm＋0.05 mm×6＝30.30 mm＝3.030 cm。 (2)螺旋测微器固定刻度的示数为5 mm，可动刻度的示数为48.5×0.01 mm＝0.485 mm，故螺旋测微器的示数为5 mm＋0.485 mm＝5.485 mm＝0.548 5 cm。 答案：(1)3.030　(2)0.548 5(0.548 3～0.548 7都正确) $$