第十一章 4 第1课时 实验：长度的测量及测量工具的选用（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（人教版 浙江专版）

本高中物理讲义聚焦长度及电学测量工具的读数方法这一核心知识点，系统梳理游标卡尺（10/20/50分度）、螺旋测微器的构造原理与读数步骤，以及电流表、电压表的量程选择与估读规则，为导体电阻率测量实验搭建操作技能支架。 资料以“原理-例题-练习”分层设计，通过10/20/50分度游标卡尺、螺旋测微器及电表读数例题，培养学生科学推理与严谨的科学态度。课中辅助教师演示规范操作，课后练习题帮助学生查漏补缺，提升实验数据获取的准确性。

4　实验：导体电阻率的测量 第1课时　实验：长度的测量及测量工具的选用 [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(主尺和游标尺上分别有内、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等。 (2)外测量爪：用来测量小钢球的直径、小圆管的外径、教科书的厚度等。 (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 利用主尺的单位刻度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的。无论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，常见的游标卡尺有10分度、20分度、50分度三种。 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 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确度所在的位数，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　(2024·杭州市高二期中)某小组成员想利用游标卡尺测量一钢笔帽的内径，他可利用图甲中游标卡尺的__________(选填“A”“B”或“C”)部件，测出该钢笔帽的内径大小如图乙所示，图中游标卡尺读数为__________ mm。 答案　A　19.15 解析　利用游标卡尺测量该钢笔帽的内径时，应用内测量爪，即A部件； 题图乙中游标卡尺的分度值为0.05 mm，故读数为 19 mm＋3×0.05 mm＝19.15 mm 例2　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、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，即螺旋测微器的精确度为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　为了测量镍铬合金的电阻率，用螺旋测微器测量某段金属丝的直径D，如图所示，调节过程中，螺旋测微器上三个部件A、B、C使用的先后顺序应该为______(按使用先后顺序填字母)；图中所测金属丝的直径D＝______ mm。 答案　BCA　0.219 解析　根据螺旋测微器使用方法可知应先后使用BCA三个部件。 所测金属丝的直径D＝0 mm＋21.9×0.01 mm＝0.219 mm 例4　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　0.800 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，此量程下的精确度分别是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，精确度是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，精确度是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。 答案　(1)0.02　0.44　0.1　2.20 (2)0.1　1.70　0.5　8.5 例6　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________　　　　读数________ (2)量程为0～15 V的电压表读数。 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)10.2 V(或10.3 V) (3)0.40 A　0.50 A 课时对点练　 [分值：50分] 1．(3分)(2024·丽水市高二检测)某同学用螺旋测微器测金属丝直径时，测得结果如图所示，则该金属丝的直径为________ mm。 答案　2.936 解析　根据螺旋测微器读数规则，可得该金属丝的直径为d＝2.5 mm＋43.6×0.01 mm＝2.936 mm。 2．(3分)用10分度的游标卡尺测量小球的直径，测量的示数如图所示，读出小球直径d的值为________ mm。 答案　18.4 解析　该游标卡尺是10分度的，精度为0.1 mm，故小球直径d的值为d＝18 mm＋4×0.1 mm＝18.4 mm。 3．(4分)(2024·浙江大学附属中学高二期中)陈老师用20分度的游标卡尺和螺旋测微器分别测量某金属圆片的直径和厚度，示数如图所示。该游标卡尺示数为______ cm，螺旋测微器示数为______ cm。 答案　10.045　0.320 0 解析　游标卡尺是20分度的，故精度为0.05 mm，根据游标卡尺的读数规则，金属片的直径为 D＝100 mm＋9×0.05 mm＝100.45 mm＝10.045 cm 根据螺旋测微器的读数规则可知 d＝3 mm＋20.0×0.01 mm＝3.200 mm＝0.320 0 cm。 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)(1)(2分)某同学用游标卡尺测金属丝直径时，测得结果如图甲所示，则该金属丝的直径为d＝______ mm。 (2)(4分)用量程为3 V的电压表和量程为0.6 A的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图乙所示，则电压表的读数为U＝________ V，电流表的读数为I＝________ A。 答案　(1)3.85　(2)2.60　0.52 解析　(1)游标卡尺的主尺读数为3 mm，游标尺上第17个刻度与主尺某一刻度对齐，故该金属丝的直径为d＝3 mm＋17×0.05 mm＝3.85 mm。 (2)电压表的每小格表示0.1 V，所以估读到0.01 V，故电压表的读数为U＝2.60 V 电流表每小格表示0.02 A，所以估读到0.01 A，故电流表的读数为I＝0.52 A。 6．(8分)(1)(4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)(4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分度的游标卡尺精确度为0.1 mm,20分度的游标卡尺精确度为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．(6分)(2024·温州市金乡卫城中学高二检测)某同学用游标卡尺测量一圆柱体的长度L，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径d，示数如图。由图可读出L＝_____ cm，d＝_____ mm。 答案　2.25　6.860 解析　游标卡尺的主尺读数为22 mm，游标尺上第5个刻度与主尺上某一刻度对齐，故其读数为0.1×5 mm＝0.5 mm，所以最终读数为L＝22 mm＋0.5 mm＝22.5 mm＝2.25 cm 螺旋测微器的固定刻度读数为6.5 mm，可动刻度读数为0.01×36.0 mm＝0.360 mm，所以最终读数为d＝6.5 mm＋0.360 mm＝6.860 mm 8.(6分)(2024·金华市曙光学校高二检测)(1)(3分)用螺旋测微器测量笔芯的直径如图甲所示，则笔芯的直径为d＝__________ mm。 (2)(3分)如图乙所示，游标卡尺的读数为__________ mm。 答案　(1)1.200　(2)10.50 解析　(1)用螺旋测微器测量笔芯的直径为d＝1 mm＋0.01 mm×20.0＝1.200 mm (2)游标卡尺的读数为10 mm＋10×0.05 mm＝10.50 mm 9．(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 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。 学科网（北京）股份有限公司 $