第二章 4 实验1 长度的测量、电表的读数(Word教参)-【步步高】2024-2025学年高一物理必修第三册学习笔记（教科版）

本讲义聚焦高中物理“测量金属的电阻率”实验中长度测量与电表读数核心知识点，系统梳理游标卡尺、螺旋测微器的构造原理、读数方法及注意事项，以及电压表、电流表的量程选择与读数规则，为实验操作提供扎实学习支架。 通过表格对比不同分度游标卡尺规格、例题解析与分层训练，帮助学生建构仪器测量模型，培养科学思维与严谨态度。课中辅助教师高效授课，课后学生可通过针对性练习巩固读数技能，弥补操作细节盲点，提升实验探究能力。

4　实验：测量金属的电阻率 实验1　长度的测量、电表的读数 [学习目标]　1.掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法(重难点)。2.掌握电流表、电压表的读数方法(重点)。 一、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)，游标卡尺上还有一个深度尺。(如图所示) 2．各部件的用途 (1)内测量爪：用来测量槽的宽度和小圆管的内径。 (2)外测量爪：用来测量零件的厚度和小圆管的外径。 (3)深度尺：固定在游标尺上，用来测量槽、孔和筒的深度。 (4)紧固螺钉：读数时，为了防止游标尺移动，旋紧紧固螺钉可使游标尺固定在主尺上。 3．游标卡尺的原理 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，常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的。 其规格见下表： 刻度格数(分度) 刻度总长度 每小格与主尺最小刻度(1 mm)的差值 精度 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.读数方法：先读主尺上的刻度，当游标尺上第n条刻度线与主尺上某一刻度线对齐时，则： 10分度：测量值＝主尺整毫米数＋n× mm 20分度：测量值＝主尺整毫米数＋n× mm 50分度：测量值＝主尺整毫米数＋n× mm 注意： (1)游标卡尺是根据刻度线对齐来读数的，所以不需要估读。但读数要注意最小精度所在的位数，如果读数最后一位是零，该零不能去掉。读数时一般以毫米为单位，再进行单位换算。 (2)读数时，要注意游标尺第几条刻度线(不含零刻度线)与主尺对齐。 例1　如图所示的游标卡尺，游标尺为50分度，读数为____ mm。 答案　3.20 解析　整毫米数是3 mm，不足1毫米数是10×0.02 mm＝0.20 mm，最后结果是3 mm＋0.20 mm＝3.20 mm。 例2　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；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为________ mm。 答案　A　11.25 解析　只有用A的两边缘才能测出钢笔帽的内径；由题图乙可知，钢笔帽的内径d＝11 mm＋0.05×5 mm＝11.25 mm。 针对训练1　如图甲、乙、丙所示的三把游标卡尺，它们的读数依次为________mm、________mm、________mm。 答案　17.3　23.35　10.38 解析　题图甲读数：整毫米数是17 mm，游标尺读数是3×0.1 mm＝0.3 mm，最后读数是17 mm＋0.3 mm＝17.3 mm；题图乙读数：整毫米数是23 mm，游标尺读数是7×0.05 mm＝0.35 mm，最后读数是23 mm＋0.35 mm＝23.35 mm；题图丙读数：整毫米数是10 mm，游标尺读数是19×0.02 mm＝0.38 mm，最后读数是10 mm＋0.38 mm＝10.38 mm。 二、螺旋测微器的测量原理及使用 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、粗调旋钮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 螺旋测微器是依据螺旋放大的原理制成的。 (1)固定刻度B上的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即粗调旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上分为50等份，每转动一小格，F前进或后退距离为 mm＝0.01 mm，即螺旋测微器的精度为0.01 mm。读数时再估读一位，则估读到毫米的千分位，因此，螺旋测微器又叫千分尺。 (2)可动刻度在固定刻度上旋转一周，可动刻度便沿着固定刻度方向前进或后退一个螺距的距离。因此，沿轴线方向移动的微小距离，就能用圆周上的读数表示出来，如图所示。 3．读数方法 (1)先读固定刻度：毫米的整数部分。 (2)再读半毫米刻度，若半毫米刻度线已露出，记作0.5 mm；若半毫米刻度线未露出，记作0.0 mm。 (3)再读可动刻度(注意估读一位)记作n×0.01 mm。 (4)最终读数结果为：固定刻度＋半刻度＋可动刻度。 如图中固定刻度为2 mm，半毫米刻度线未露出，可动刻度读数为12.5(其中“12”是准确格数，“0.5”是估读的格数)，故被测长度是2 mm＋0＋0.01×12.5 mm＝2.125 mm。 4．注意事项： (1)测量时，在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用粗调旋钮，改用微调旋钮，避免产生过大的压力，既可使测量结果精确，又能保护螺旋测微器。 (2)读数时准确到0.01 mm，要估读到0.001 mm，测量结果若用毫米作单位，则小数点后面必须保留三位数字。 例3　螺旋测微器为精密仪器，用螺旋测微器测量合金丝的直径时，为防止螺旋测微器损伤，当测砧和测微螺杆快接触合金丝时应改为旋转图甲所示的部件________(选填“A”“B”“C”或“D”)，将会听到“喀喀”响声，表示已经夹紧，为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前还应先旋紧如图甲所示的部件________(选填“A”“B”“C”或“D”)。从图乙中的示数可读出合金丝的直径为________ mm。 答案　D　B　3.700 解析　当测砧和测微螺杆快接触合金丝时，应改为旋转微调旋钮，即D部件；为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前还应先旋紧锁紧装置，即B部件，螺旋测微器可以读到毫米千分位，合金丝的直径为d＝3.5 mm＋0.200 mm＝3.700 mm。 针对训练2　读出下面螺旋测微器测量的读数。 甲______mm，乙______mm，丙______mm。 答案　3.550　3.205　0.900 三、电压表、电流表的读数 1．对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时对应的电压或电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可。 2．读数原则： (1)最小刻度是1、0.1、0.01，按十分之一估读，可分别估读到0.1、0.01、0.001； (2)最小刻度是2、0.2、0.02，按二分之一估读，可分别估读到1、0.1、0.01； (3)最小刻度是5、0.5、0.05，按五分之一估读，可分别估读到1、0.1、0.01。 例如： (1)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精度分别是0.1 V和0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位。 (2)对于0～15 V量程的电压表，精度是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4　(2023·绵阳市高二期中)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。 答案　(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。由题图甲知，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0.1 A，电流表示数为17.0×0.1 A＝1.70 A。 (2)由题图乙知，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0.5 V，电压表示数为22×0.5 V＝11.0 V。 针对训练3　请完成下列各表的读数，把答案填在图下的横线上。 (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________　　　读数________ 答案　(1)0.90 V　1.90 A (2)10.0 V　10.5 V　10.2 V(或10.3 V) (3)0.40 A　0.50 A　0.22 A　0.52 A 课时对点练　[分值：60分] 1题2分，2、3题每题4分，4题8分，5题6分，6题12分，7题9分，8题3分，9、10题每题6分，共60分 1．(2分)用螺旋测微器测量金属丝的直径D，示数如图所示，D＝___________ mm。 答案　2.706 解析　根据螺旋测微器的读数规则，金属丝的直径D＝2.5 mm＋20.6×0.01 mm＝2.706 mm。 2．(4分)(2024·宜宾叙州区第二中学期末)如图甲，螺旋测微器的示数为________mm，如图乙，游标卡尺的示数为_______cm。 答案　1.844　4.240 解析　由题图甲知，螺旋测微器的示数为 1．5 mm＋34.4×0.01 mm＝1.844 mm 由题图乙知，游标卡尺的示数为 42 mm＋8×0.05 mm＝42.40 mm＝4.240 cm。 3．(4分)(2023·阿坝州高二阶段练习)现有一合金制成的圆柱体，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度，螺旋测微器和游标卡尺的示数如图a和b所示，读得圆柱体的直径为________ mm，长度为________ mm。 答案　7.078(7.076、7.077、7.079均正确)　54.5 解析　螺旋测微器的读数为7 mm＋7.8×0.01 mm＝7.078 mm 即圆柱体的直径为7.078 mm； 观察游标卡尺可知，游标卡尺的精度为0.1 mm，游标尺上第5条刻度线与主尺刻度线对齐，故游标卡尺的读数为54 mm＋5×0.1 mm＝54.5 mm 即圆柱体的长度为54.5 mm。 4．(8分)电流表量程一般有两种：0～0.6 A和0～3 A；电压表量程一般有两种：0～3 V和0～15 V。如图所示。 (1)(2分)接0～3 V量程时读数为________ V。 (2)(2分)接0～15 V量程时读数为________V。 (3)(2分)接0～3 A量程时读数为________A。 (4)(2分)接0～0.6 A量程时读数为________A。 答案　(1)1.90　(2)9.5　(3)0.85　(4)0.17 5．(6分)(2023·四川峨眉第二中学期中)(1)(4分)某同学用螺旋测微器测量一个圆柱导体的直径D，测得读数为________ mm，用游标卡尺测量长度L，测得读数为________ cm。 (2)(2分)某同学在一次关于金属丝电阻的测量中，两电表的示数分别如图所示(电压表量程0～3 V，电流表量程0～0.6 A)。由此可计算出金属丝的电阻为________ Ω。(结果保留两位有效数字) 答案　(1)8.525　2.060　(2)2.4 解析　(1)用螺旋测微器测量圆柱导体的直径，读数为D＝8.5 mm＋2.5×0.01 mm＝8.525 mm 游标卡尺的主尺读数20 mm，精度0.05 mm，游标尺上第12条刻度线与主尺对齐，读数为L＝20 mm＋12×0.05 mm＝20.60 mm＝2.060 cm (2)根据题意由题图可读出电压表的示数为1.20 V，电流表的示数为0.50 A，根据欧姆定律可知金属丝的电阻为R＝＝＝2.4 Ω 6．(12分)(2023·山西浑源中学高二阶段练习)(1)(6分)如图所示的两把游标卡尺，它们的游标尺从左至右分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分，它们的读数依次为________ mm，________ cm； (2)(6分)使用螺旋测微器测量两金属丝的直径，示数如图所示，图(a)、(b)金属丝的直径分别为______ mm，________ cm。 答案　(1)47.7　5.385　(2)2.158　0.004 1 解析　(1)10分度的游标卡尺精度为0.1 mm,20分度的游标卡尺精度为0.05 mm，其读数等于主尺读数与游标尺读数之和，所以读数依次为 x1＝47 mm＋7×0.1 mm＝47.7 mm x2＝53 mm＋17×0.05 mm＝53.85 mm＝5.385 cm (2)d1＝2 mm＋15.8×0.01 mm＝2.158 mm d2＝0＋4.1×0.01 mm＝0.041 mm＝0.004 1 cm。 7．(9分)(2023·内江市资中县球溪高级中学高二月考)(1)(3分)电压表的量程为0～15 V，如图所示。电压表的读数为________ V。 (2)(6分)某同学用20分度的游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄的金属圆片的直径和厚度，示数如图所示。该游标卡尺示数为________ mm，螺旋测微器示数为________ mm。 答案　(1)9.5　(2)100.5　3.200 解析　(1)0～15 V量程时，每一小格示数为0.5 V，则电压表读数为9.5 V (2)游标卡尺示数为x1＝100 mm＋10×0.05 mm＝100.50 mm 螺旋测微器示数为x2＝3 mm＋20.0×0.01 mm＝3.200 mm。 8．(3分)(2023·成都市第七中学诊断)小组同学某次用10分度游标卡尺测量金属丝的长度时，不小心使部分刻度被污迹遮住了，如图所示，则该次测量的读数为________cm。 答案　4.18 解析　游标卡尺读数为4.9 cm－8×0.9 mm＝4.18 cm。 9．(6分)读出如图所示的螺旋测微器和游标卡尺的示数，螺旋测微器的示数为________mm，使用游标尺为10个小等分刻度的游标卡尺测量一物体的尺寸，得到图中的游标卡尺的读数，由于遮挡，只能看到游标卡尺的后半部分，图中游标卡尺的读数为________cm。 答案　12.800　3.45 解析　螺旋测微器的示数为12.5 mm＋0.01 mm×30.0＝12.800 mm； 游标卡尺的读数为39 cm－5×0.9 mm＝34.5 mm＝3.45 cm。 10．(6分)(1)(3分)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)(3分)如图乙所示的螺旋测微器，正确的读数是________ cm。 　 答案　(1)3.030　(2)0.548 5(0.548 4、0.548 6均可) 解析　(1)游标卡尺是利用差值读数原理设计的，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。 学科网（北京）股份有限公司 $