2.4 第1课时 长度的测量及测量工具的选用(Word教参)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中物理必修第三册（教科版）

本高中物理讲义聚焦“测量金属的电阻率”实验第1课时，核心知识点为游标卡尺、螺旋测微器的构造、原理与读数，以及电压表、电流表的选择、接法和读数，构建“构造-原理-读数-应用”的学习支架，通过表格对比、例题解析衔接知识脉络。 资料以科学思维为引领，用表格清晰呈现游标卡尺不同分度的精确度，结合螺旋测微器校零与测量的误差分析培养科学推理能力。通过“喀喀”声操作细节、估读要求等实例渗透严谨的科学态度，课中辅助教师演示讲解，课后练习题助力学生巩固读数与误差分析技能，有效查漏补缺。

4.实验：测量金属的电阻率 第1课时　长度的测量及测量工具的选用 物理观念：1.知道常用长度的测量工具：刻度尺、游标卡尺和螺旋测微器。 2.知道电压表和电流表的选择、接法和读数。 科学思维：掌握游标卡尺和螺旋测微器测量长度的原理和读数方法。 科学探究：系统进行实验操作与误差分析。 科学态度与责任：养成严谨、协作的科学态度。 知识点一　游标卡尺 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.用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。 3.使用：当外（内）测量爪一侧的两个刃接触时，游标尺上的零刻度线与主尺上的零刻度线正好对齐。将被测物体夹（套）在这两个刃之间，把主尺读数和游标卡尺读数相加，就是被测物体的长度。 知识点二　螺旋测微器 1.构造：常用的螺旋测微器的结构图如图所示。它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，旋钮D、微调旋钮D'和可动刻度E是与测微螺杆F连在一起，并通过精密螺纹套在B上。 2.使用方法 当A与F并拢时，可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合，逆时针旋转旋钮D，将测微螺杆F旋出，把被测物体放入A、F之间的夹缝中，再顺时针旋转旋钮D，F快要接触被测物时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D'，直到听到“喀喀”声。 要点一　游标卡尺的原理与读数 1.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） 游标尺刻度总长度 1 mm与每小格的差值 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 2.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。 在某次实验中，某同学用游标卡尺测量了金属丝长度，如图所示，读数为　10.02　cm。 解析：游标卡尺的固定刻度读数为10 cm，游标尺上第2格刻度线与主尺刻度线对齐，所以游标尺读数为0.1×2 mm＝0.2 mm＝0.02 cm，所以最终读数为10 cm＋0.02 cm＝10.02 cm。 　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　A　（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　11.25　mm。 解析：测量尺寸较小管件的内径时用游标卡尺的内测量爪A进行测量；钢笔帽的内径为：11 mm＋5×0.05 mm＝11.25 mm。 要点二　螺旋测微器的原理与读数 1.原理 精密螺纹的螺距是0.5 mm，即旋钮D每转一周，测微螺杆F前进或后退0.5 mm，可动刻度分成50等份，因此每旋转一格，对应测微螺杆F前进或后退0.01 mm。0.01 mm 即为螺旋测微器的精确度。 2.读数方法 L＝固定刻度示数＋可动刻度示数（估读一位）×分度值。 特别提醒 （1）读数时要准确到0.01 mm，估读到0.001 mm，测量结果若用毫米作为单位，则小数点后面必须保留3位。 （2）读数时，要注意固定刻度上半毫米刻度线是否露出。 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　0.010　mm，图乙所示读数为　6.870　mm，所测金属板的厚度为　6.860　mm。 解析：依据螺旋测微器读数的基本原理，被测长度的半毫米刻度值在固定刻度上读出，而可动刻度的示数要估读到0.001 mm，则题图甲读数为0.010 mm，题图乙读数为（6.5＋37.0×0.01）mm＝6.870 mm，故金属板的厚度d＝6.870 mm－0.010 mm＝6.860 mm。 　（2026·四川成都期中）（1）某同学用游标卡尺测量了一薄金属圆片的直径，如图甲所示，该金属圆片的直径的测量值为　1.245　cm。 （2）某同学用螺旋测微器测量金属丝的直径如图乙所示，该金属丝的直径d＝　1.710（1.709～1.711均可）　 mm。 解析：（1）20分度游标卡尺的精确值为0.05 mm，由图甲可知该金属圆片的直径为 12 mm＋9×0.05 mm＝12.45 mm＝1.245 cm。 （2）螺旋测微器的精确值为0.01 mm，由图乙可知该金属丝的直径为 d＝1.5 mm＋21.0×0.01 mm＝1.710 mm。 要点三　电压表和电流表的读数 1.首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值。 2.根据表盘总的刻度数确定精确度，即每一小格表示的值，同时确定读数有效数字所在的位数。 3.（1）0～3 V的电压表和0～3 A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1 V和0.1 A，读到0.1的下一位，即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，即读到0.01 A。 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　0.02　 A，图中表针示数是　0.44　 A；当使用3 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表　0.1　 A，图中表针示数为　2.20　 A。 （2）图乙使用较小量程时，每小格表示　0.1　 V，图中表针的示数为　1.70　 V。若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示　0.5　 V，图中表针示数为　8.5　 V。 解析：（1）使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，表针示数为0.44 A；当使用3 A量程时，每一小格为0.1 A，表针示数为2.20 A。 （2）使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，表针示数为1.70 V；使用15 V量程时，每小格为0.5 V，表针示数为8.5 V。 　在某次测量电路的实验中： （1）某同学用螺旋测微器测金属丝直径时，测得结果如图甲所示，则该金属丝的直径为　2.933（2.931～2.934均可）　mm。 （2）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　2.60　 V，电流表的读数为　0.52　 A。 解析：（1）螺旋测微器的读数为d＝2.5 mm＋43.3×0.01 mm＝2.933 mm。 （2）因电压表的每小格读数为0.1 V，所以应估读到0.01 V，所以电压表的读数为2.60 V；电流表的每小格读数为0.02 A，应估读到0.01 A，所以电流表的读数为0.52 A。 要点四　电压表和电流表的使用 1.电表的两种接法 内接法 外接法 电路 误差分析 电压表示数UV＝UR＋UA＞UR 电流表示数IA＝IR R测＝＞＝R真 电压表示数UV＝UR 电流表示数IA＝IR＋IV＞IR R测＝＜＝R真 误差来源 电流表的分压作用 电压表的分流作用 2.选择电流表内、外接的常用方法 （1）直接比较法：适用于Rx、RA、RV的大小大致可以估计的情况，当Rx≫RA时，采用内接法，当Rx≪RV时，采用外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”。 （2）公式计算法 当Rx＞时，用电流表内接法， 当Rx＜时，用电流表外接法， 当Rx＝时，两种接法效果相同。 （3）试触法：适用于Rx、RV、RA的阻值关系都不能确定的情况，如图所示，把电压表的可动接线端分别试接b、c两点，观察两电表的示数变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，应选用内接法，若电压表的示数变化明显，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法。 在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx的阻值约为200 Ω，电压表V的内阻约为2 kΩ，电流表A的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图甲或乙所示，结果由公式Rx＝计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则　Rx1　（选填“Rx1”或“Rx2”）更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1　大于　（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值，测量值Rx2　小于　（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。 解析：由题意知＝＝10，＝＝20，故＜，电压表的分流作用较显著，故应该采用电流表内接法，即题图甲所示接法，Rx1更接近待测电阻的真实值。题图甲中待测电阻的测量值是Rx与RA串联后的电阻值，故Rx真＜Rx1，题图乙中待测电阻的测量值是Rx与 RV并联后的电阻值，故Rx2＜Rx真。 　如图甲、乙所示是用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值的两种连接电路。按照图甲测量时，电流表示数为4.00 mA，电压表示数为2.40 V。按照图乙测量时，电流表示数为5.00 mA，电压表示数为2.30 V。比较这两种测量方法所测得的结果，下列说法正确的是（　　） A.电阻Rx的真实值更接近600 Ω，且大于600 Ω B.电阻Rx的真实值更接近600 Ω，且小于600 Ω C.电阻Rx的真实值更接近460 Ω，且大于460 Ω D.电阻Rx的真实值更接近460 Ω，且小于460 Ω 解析：B　比较按题图甲、乙测量时的电压表、电流表的读数，可知电压变化量ΔU＝0.10 V，则＝＝，电流变化量ΔI＝1.00 mA，则＝＝，可见＞，即电流变化明显一些，故应采取电流表内接法来减小实验误差，即用题图甲所示电路测量时，电阻Rx的阻值更接近于其真实值，由题意知，用题图甲所示电路测得的Rx＝ Ω＝600 Ω，此法测得的测量值相对于真实值偏大，因此选项B正确。 1.如图电路中，电压表和电流表的读数分别为10 V和0.1 A，电流表的内阻为0.2 Ω，下列说法正确的是（　　） A.电路的连接方法是外接法 B.Rx的真实值为100 Ω C.Rx的真实值为99.8 Ω D.Rx的真实值为100.2 Ω 解析：C　该电路采用的是电流表内接法，根据电路图可知，Rx的真实值为：Rx＝－RA＝ Ω－0.2 Ω＝99.8 Ω，故选C。 2.在测量一根粗细均匀合金丝直径的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图甲、乙所示，校零时的读数为　0.010　mm，合金丝的直径为　0.640　mm。 解析：校零时螺旋测微器的读数为0＋1.0×0.01 mm＝0.010 mm，测量时螺旋测微器的读数为0.5 mm＋15.0×0.01 mm＝0.650 mm。 合金丝的直径为0.650 mm－0.010 mm＝0.640 mm。 3.如图所示，请读出各游标卡尺的读数：图甲　11.4 mm　，图乙　10.60 mm　 ， 图丙　4.20 mm　 。 解析：图甲的读数为11 mm＋4×0.1 mm＝11.4 mm，图乙的读数为10 mm＋12×0.05 mm＝10.60 mm，图丙的读数为4 mm＋10×0.02 mm＝4.20 mm。 4.（2026·四川南充期中）用游标为20分度的卡尺测量某一物体的宽度情况如图甲所示，其读数为　23.35　mm；用螺旋测微器测某一物体的长度情况如图乙所示，其读数为　4.700　mm；多用表选直流0.6 A档测电流，电表示数如图丙所示，此时电表读数为　0.52　A。 解析：20分度游标卡尺的精确度为0.05 mm，由图甲可知其读数为23 mm＋7×0.05 mm＝23.35 mm。螺旋测微器的精确度为0.01 mm，由图乙可知其读数为4.5 mm＋20.0×0.01 mm＝4.700 mm。0.6 A档的分度值为0.02 A，由图可知其读数为0.52 A。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $