2023届高三物理【新教材】一轮复习 实验十三 长度的测量及测量工具的选用

实验十三长度的测量及测量工具的选用【必备知识·自主排查】一、实验目的1．正确使用刻度尺、游标卡尺和螺旋测微器．2．掌握误差和有效数字的概念，能够对各种长度测量仪器进行准确读数．二、实验原理1．刻度尺(1)仪器构造．在木板、塑料或金属上每隔1mm等间隔地刻一条线，如图所示．(2)设计原理．常用的刻度尺的最小分度一般为1mm，使用时估读到毫米的下一位．(3)刻度尺的使用．①刻度尺应与被测物体靠近且平行．②读数时要估读到刻度尺最小刻度的下一位．2．游标卡尺：(1)构造：如图所示，由主尺、游标尺、内测量爪、外测量爪、深度尺、紧固螺钉等组成．(2)用途．内测量爪：用来测量槽的宽度和管的内径；外测量爪：用来测量零件的厚度和管的外径；深度尺：固定在游标尺上，用来测量槽、孔和筒的深度；紧固螺钉：读数时，为了防止游标尺移动，旋紧它可使游标尺固定在主尺上．(3)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1mm.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，其读数见下表：游标尺精度(mm)测量结果(游标尺上第n条刻线与主尺上的某刻线对齐时)(mm)刻度格数刻度总长度(mm)每小格与1毫米差(mm)1090.10.1主尺上读的毫米数＋0.1n20190.050.05主尺上读的毫米数＋0.05n50490.020.02主尺上读的毫米数＋0.02n(4)读数：若用x表示从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度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度)mm.3．螺旋测微器的使用(1)构造：如图1所示(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0.5mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01mm，即螺旋测微器的精确度为0.01mm.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)读数：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(估读一位)×0.01(mm)．如图2所示，固定刻度示数为2.0mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.三、选用原则1．测量工具必须满足被测对象检测内容的要求，使被测对象在量程范围内．2．测量工具的测量极限误差必须小于或等于被测工件或物体所能允许的测量极限误差．3．经济合理，降低测量成本．【关键能力·分层突破】考点一刻度尺的使用及读数刻度尺的使用方法(1)使用前要观察刻度尺的零刻度线、量程及最小刻度值，根据待测物的大小和所需达到的测量准确度，选择合适的刻度尺．(2)测量物体的长度时，刻度尺要放正，尺面沿着所测物体的长度放置，刻度线紧贴被测物体．(3)通常测量时，将刻度尺的零刻度线与被测长度的起始端对齐；使用零刻度线已被磨损的刻度尺时，则可以让某一整数刻度线与被测长度的起始端对齐．(4)观察示数时，视线应与刻度尺垂直，并与刻度线正对．(5)读数时，应估读到最小刻度的下一位．【跟进训练】1.现用最小分度为1mm的米尺测量金属丝长度，如图所示，图中箭头所指位置是拉直的金属丝两端在米尺上相对应的位置，测得的金属丝长度为________mm.在测量金属丝直径时，如果受条件限制，身边只有米尺1把和圆柱形铅笔1支．如何较准确地测量金属丝的直径？请简述测量方法．2．某物体的长度在12cm到13cm之间，若用最小分度为1mm的刻度尺来测量，记录的结果的有效数字位数是()A．4位B．3位C．2位D．1位考点二游标卡尺的使用及读数游标卡尺的使用方法：(1)用软布将测量爪擦干净，使其并拢，选用游标尺和主尺上的零刻度线对齐的游标卡尺．(2)测量时，右手拿住尺身，大拇指移动游标尺，左手拿待测外径(或内径)的物体，使待测物位于外测量爪(或内测量爪)之间，当与测量爪紧紧相贴时，即可读数．(3)读数方法：游标卡尺的读数要“三看”①第一看→精确度．例如(如图所示)：易错读成11mm＋4.0×0.1mm＝11.40mm正确读数为11.4mm，游标卡尺不需估读，后面不能随意加零，也不能随意去零．②第二看→游标尺上的0刻度线位置，区分零刻度与游标尺最前端．例如(如图所示)：易错读成11mm＋10×0.05mm＝11.50mm正确读数为14mm＋10×0.05mm＝14.50mm.③第三看→游标尺的哪条刻度线与主尺上的刻度线对齐．例1下面各图均是用游标卡尺测量时的示意图，图甲中游标卡尺为50分度的游标卡尺，图乙中游标卡尺为20分度的，图丙中游标卡尺为10分度的，它们的读数分别为：________；________；________．【跟进训练】3.某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为________cm和________mm.4．(1)测量玻璃管内径时，应该用如图甲中游标卡尺的A、B、C三部分的________部分来进行测量(填代号)；(2)如图乙中所示，玻璃管的内径d＝______mm.考点三螺旋测微器的使用及读数螺旋测微器的使用方法：(1)标准零位：测量前使测微螺杆和测砧并拢，可动刻度的零点若恰好与固定刻度的零点重合，旋出测微螺杆，否则应加以修正．(2)测量：转动旋钮，将测微螺杆旋出，把被测物体放入测砧与测微螺杆之间的夹缝中，转动旋钮，当测微螺杆将要接触物体时，再轻轻转动微调旋钮，当听到“喀喀”的声音时(表面待测物刚好被夹住)，然后转动锁紧手柄．(3)读数：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(估读一位)×0.01(mm)．例2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______(填仪器部件字母符号)使F固定后读数．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.【跟进训练】5.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(a)所示，测量金属板厚度时的示数如图(b)所示，图(a)所示读数为______mm，图(b)所示读数为______mm，所测金属板的厚度为______mm.6．如图测量一小段金属丝的直径和长度，得到如下情形，则这段金属丝直径是________mm，长度是________cm.7．(1)某同学用游标卡尺的________(选填“内测量爪”“外测量爪”或“深度尺”)测得一玻璃杯的内高，如图甲所示，则其内高为________cm.(2)该同学随后又用螺旋测微器测得玻璃杯的玻璃厚度如图乙所示，则厚度为________mm.(3)该同学用螺旋测微器测得一小球直径如图丙所示，正确读数后得小球直径为1.731mm，则a＝________，b＝________．实验十三长度的测量及测量工具的选用关键能力·分层突破1．解析：观察本题图示，注意金属丝的起点不在“0”处，所以测得金属丝的长度为982.0mm－10.0mm＝972.0mm.由于一根金属丝的直径太小，用毫米刻度尺不易测量，故采用放大法测量：在铅笔上紧密排绕N匝金属丝，用毫米刻度尺测出该N匝金属丝的宽度D.由此可以算出金属丝的平均直径为DN答案：972.0金属丝直径测量方法见解析2．解析：用刻度尺测量长度要估读到分度值的下一位，因该物体长度在12cm到13cm之间，刻度尺的最小分度为1mm，故记录的结果的有效数字为4位，选项A正确．答案：A例1解析：在图甲中，主尺读数为42mm，游标尺上第5条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于游标尺是50分度的，所以读数为42mm＋5×0.02mm＝42.10mm；在图乙中，主尺读数为63mm，游标尺上第6条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于游标尺是20分度的，所以读数为63mm＋6×0.05mm＝63.30mm；在图丙中，主尺读数为29mm，游标尺上第8条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于游标尺是10分度的，所以读数为29mm＋8×0.1mm＝29.8mm.答案：42.10mm63.30mm29.8mm3．解析：刻度尺的分度值为1mm，要估读到0.1mm.游标卡尺读数为4mm＋10×0.02mm＝4.20mm.答案：60.104.204．解析：(1)测玻璃管的内径应用内测量爪A；(2)图乙为20分度的游标卡尺，精确度为0.05mm，读数为d＝5mm＋0.05mm×5＝5.25mm.答案：(1)A(2)5.25例2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，拨动止动旋钮G使F固定后读数，读数为6.5mm＋20.0×0.01mm＝6.700mm.答案：DHG6.7005．解析：题图(a)所示读数为0mm＋0.01mm×1.0＝0.010mm；题图(b)所示读数为6.5mm＋0.01mm×37.0＝6.870mm；故所测金属板的厚度为6.870mm－0.010mm＝6.860mm.答案：0.0106.8706.8606．解析：螺旋测微器固定刻度读数为0.5mm，可动刻度读数为0.01×20.0mm＝0.200mm，所以最终读数为0.700mm.游标卡尺的主尺读数为42mm，游标尺读数为0.05×9mm＝0.45mm，所以最终读数为42.45mm＝4.245cm.答案：0.7004.2457．解析：(1)因需测量的是玻璃杯的内高即深度，所以要用游标卡尺的深度尺测量，根据图甲可知，游标卡尺主尺上的整毫米数为100mm，游标尺的精确度为0.1mm，且第3条刻度线(不计0刻度线)与主尺上的刻度线对齐，则玻璃杯的内高为100