3.5 科学测量 长度的测量及测量工具的选用 课件 -2026-2027学年高二上学期物理鲁科版必修第三册

第5节 科学测量：长度的测量及测量工具的选用 学习目标 1. 了解游标卡尺和螺旋测微器的测量原理。 2. 掌握游标卡尺和螺旋测微器的使用方法和读数规则。 3. 提升测量工具的选择和使用能力、测量数据的读取能力。 一、游标卡尺的测量原理及使用 1. 构造：如图所示，游标卡尺由主尺和附在主尺上能滑动的游标尺构成，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。 知识梳理： 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。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。游标尺的小等分刻度常见规格有10个、20个、50个分格，详细规格参数见下表。 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 ⁠mm 20 19 mm 0.05 mm ⁠mm 50 49 mm 0.02 mm ⁠mm 3. 用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径等。 0.1 0.05 0.02 4. 读数：若用l表示物体的长度，n表示游标尺零刻度线前整毫米数，k表 示与主尺对齐的游标尺刻度数，m为游标卡尺的精度，则记录结果表示为l ＝(n＋km)mm。 5. 注意事项。 (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，该零不能省略。 (2)读数时，要注意与主尺对齐的游标尺刻度线格数(不含零刻度线)。 (3)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。 二、螺旋测微器的测量原理及使用 1. 构造：如图所示，测砧和固定刻度固定在尺架上；可动刻度、粗调旋 钮、微调旋钮、测微螺杆是连在一起的，通过精密螺纹套在固定刻度上； 止动旋钮安装在尺架的侧壁，套在测微螺杆外侧。 2. 原理：螺旋测微器的固定刻度的螺距是 mm，圆周上可动刻度 一周为50格，当可动刻度部分每转一周时，测微螺杆前进或后退一个螺距 0.5 mm。若每转过1格，前进或后退 mm，因此螺旋测微器的精 确度为 mm。读数时估读至毫米的千分位上，因此螺旋测微器又 叫千分尺。 3. 注意事项：使用螺旋测微器时，将被测物体放在测砧和测微螺杆之间， 先使用粗调旋钮，在测微螺杆快靠近被测物体时，改用微调旋钮，听到 “喀喀”声时停止转动，最后用止动旋钮止动，然后读数。 0.5 0.01 0.01 4. 读数：螺旋测微器读数先读固定刻度的毫米刻度，再读半毫米刻度。若 半毫米刻度线已露出，记作 mm；若半毫米刻度线未露出，则记 作 mm。最后再读可动刻度(注意估读)，记作 mm，最 终读数结果l＝(n＋k×0.01) mm。其中，l为物体的长度，n表示固定刻度 指示的刻度数(注意半毫米刻度线)，k为与固定刻度中间线所对齐的可动刻 度数。 0.5 0.0 k×0.01 考点一　游标卡尺的使用 例1　如图(甲)所示为一玻璃管，用游标卡尺测量玻璃管的内径，应该用游 标卡尺的 (选填“A”“B”或“C”)处进行测量，结果如图(乙)所 示，该玻璃管内径为 m。 B 2.25×10－2 典例精析： 解析：应选用游标卡尺的内测量爪B测玻璃管内径；10分度游标卡尺精度 为0.1 mm，主尺读数为22 mm，游标尺第5格对齐，即5×0.1 mm＝0.5 mm，总读数为22.5 mm＝2.25×10－2 m。 归纳: 1. 游标卡尺测量部件的选择。 (1)外测量爪：用于测量外径、厚度等外部尺寸。 (2)内测量爪：用于测量内径、槽宽等内部尺寸。 (3)深度尺：用于测量深度、台阶高度等。 2. 常见考点与易错点。 (1)读数类：需读游标尺零刻度前的主尺整毫米数；游标尺对齐格数从0开 始数，数出游标卡尺第几格与主尺对齐，如第5格对齐，则式n＋km中的k 即为5。 (2)单位类：需按题目要求换算成最终单位。 (3)精度类：不需要估读，结果保留与精度一致的小数位，如精度为0.1 mm，则结果就保留到0.1 mm。 变式训练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。 17.3 23.35 13.38 变式训练2: 某同学用50分度游标卡尺测小球的直径，读数前应锁定图(甲)中的部件 (选填“A”“B”或“C”)，游标卡尺读数部分放大图如图(乙)所 示，读数为 mm。将小球放入游标卡尺的外测量爪之间，具体操作如图(丙)所示，该操作会导致小球直径的测量值 (选填“大于”“小 于”或“等于”)真实值。 A 11.60 小于 要点二　螺旋测微器的使用 例2　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 止螺旋测微器损坏，当测砧和测微螺杆快接触合金丝时应改为旋转图(甲) 中的部件 (选填“A”“B”“C”或“D”)，当听到“喀喀”响声 时，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 图(甲)中的部件 (选填“A”“B”“C”或“D”)。从图(乙)中的示 数可读出合金丝的直径为 ⁠。 D B 3.700 mm 解析：测微螺杆快接触时改为使用微调旋钮D，读数前旋紧止动旋钮B； 固定刻度3.5 mm＋可动刻度20.0×0.01 mm＝3.700 mm。 归纳: 1. 在使用螺旋测微器之前，应先检查零点。 2. 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，改用微调旋钮，直至听到“喀喀”声，随即拨 动止动旋钮使测微螺杆固定，然后读数。这样既能精确测量结果，又可避 免产生过大的压力使螺旋测微器受损。 3. 读数时精确到0.01 mm，要估读到0.001 mm，测量结果单位若是毫米， 则小数点后面必须保留三位数字。 4. 在读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否露出。 变式训练1: 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 使F靠近小球，再转动 使F夹住小球，直到听到棘轮发出声 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。 D H G 6.700 变式训练2: 用螺旋测微器测一小球直径时，示数如图(a)所示，则小球 的直径是 mm。用螺旋测微器测另一物体的长度时，示数如 图(b)所示，则物体的长度为 mm。 8.980 mm 10.295 mm(10.293～10.296均可) 考点三　长度测量工具的选用 例3　下列关于长度测量方法的描述正确的是(　C　)。 A. 测量误差要求不大于0.02 mm，可选用最小刻度值是1 mm的刻度尺 B. 测量一本教科书的长度可用游标卡尺一次测出 C. 测量细金属丝的直径可选用螺旋测微器测量 D. 测量某同学身高，应尽可能选用精确度高的仪器进行测量 C 归纳: 1. 常用的长度测量工具：米尺、游标卡尺、螺旋测微器。 2. 选择测量工具应考虑的几个方面。 (1)根据结果所需要的精度来选择测量工具。 (2)根据被测物体估计长度选择量程合适的测量工具。 (3)符合测量的经济性。 变式训练1: 下列关于长度测量工具的选择的操作正确的是(　B　)。 A. 测量一张纸的厚度(约0.08 mm)，可选用最小刻度为1 cm的刻度尺 B. 测量乒乓球的直径，可用游标卡尺直接测量 C. 测量教室门框的高度，应选用精度为0.01 mm的螺旋测微器 D. 测量铅笔芯的直径，可选用最小刻度为1 mm的刻度尺 B 变式训练2: (1)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规格，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。 3.030 (2)如图(乙)所示的螺旋测微器，正确的读数是 ⁠ cm。 0.5485(0.5483～0.5487均 可) 解析：(1)游标卡尺利用差值读数原理设计，20分度游标卡尺总长39 mm， 每小格1.95 mm，比主尺的最小刻度的2倍小0.05 mm，故精度为0.05 mm。 $