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第3章第5节 科学测量:长度的测量及测量工具的选用
内容索引0102基础落实•必备知识全过关重难探究•能力素养全提升03学以致用•随堂检测全达标
课标要求1.掌握游标卡尺和螺旋测微器的原理,知道长度测量工具选用的基本原则。(物理观念)2.会选用合适的器材进行长度的测量。(科学探究)3.能认识物理测量的精度依赖于实验器材,测量是有误差的。(科学态度与责任)
基础落实•必备知识全过关
一、游标卡尺的测量原理1.构造:主尺、(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)游标尺
2.用途:测量厚度、长度、深度、内径、。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。常见的游标尺上小等分刻度有10个、______个、50个,其规格见下表:刻度格数(分度)刻度总长度1mm与每小格的差值精确度(可精确到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm外径20
二、螺旋测微器的测量原理1.构造:如图所示
2.原理:测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5mm,即粗调旋钮每旋转一周,测微螺杆前进或后退mm,而可动刻度上的刻度为50等份,每转动一小格,测微螺杆前进或后退mm,即螺旋测微器的精确度为mm。读数时估读到毫米的千分位,因此,螺旋测微器又叫千分尺。0.50.010.01
三、长度测量工具的选用长度测量工具选用的三个原则第一,根据测量所需要的精度来选择测量工具。例如,一个机器零件的加工尺寸要求误差不大于0.02mm,如果用精度为1mm的米尺来测量,显然无法达到测量要求,这时我们可选择游标卡尺进行测量。第二,根据对被测对象估计值的大小选择量程合适的测量工具。例如,测量一本书的长度,可用米尺,而不宜用游标卡尺或螺旋测微器。第三,符合测量的经济性。在保证测量精度的前提下,应全面考虑测量工具的成本、耐磨性、测量效率等因素,选择比较经济、测量效率较高的测量工具。
四、实验:长度的测量1.实验目的(1)测量空心圆筒的外径、内径和深度及大头针中间位置附近的直径。(2)学会使用游标卡尺和螺旋测微器,能根据实际需要选择合适的测量工具。2.实验器材游标卡尺、螺旋测微器、空心圆筒、大头针。
3.实验原理(1)游标卡尺实验原理①游标卡尺是将一微小量加以放大,然后进行读数。②常用的游标卡尺可以精确到0.1mm,有的可以精确到0.05mm和0.02mm。③用它可以测量物体的厚度或外径、孔的内径或槽宽、容器的深度。(2)螺旋测微器实验原理①螺旋测微器又叫千分尺,它比游标卡尺更精密。②精度可达0.01mm。③主要测量对物体有精细要求的情况,或对细小物体进行测量。
4.实验步骤(1)用游标卡尺测量空心圆筒内径的不同位置,重复三次,填入表格。(2)用游标卡尺测量空心圆筒外径的不同位置,重复三次,填入表格。(3)用螺旋测微器测量大头针直径的不同位置,重复三次,填入表格。5.数据处理表格一用游标卡尺测量空心圆筒的内径、外径和深度空心圆筒内径外径深度123平均值
表格二用螺旋测微器测量大头针中间位置附近的直径大头针直径123平均值
易错辨析判一判(1)10分度的游标卡尺精确到0.01mm。()(2)游标卡尺需要估读。()(3)螺旋测微器精确到0.01mm。()(4)螺旋测微器需要估读。()(5)螺旋测微器主尺读数最小值为1mm。()×10分度的游标卡尺精确到0.1mm。×游标卡尺不需要估读。√√×螺旋测微器主尺读数最小值为0.5mm。
即学即用练一练(2021四川宜宾检测)读出螺旋测微器的读数。甲图读数为mm;乙图读数为cm。解析甲图读数为2mm+32.0×0.01mm=2.320mm乙图读数为13.5mm+37.0×0.01mm=13.870mm=1.3870cm。答案2.3201.3870
重难探究•能力素养全提升
探究一游标卡尺的读数[知识归纳]1.若用n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(n+k×精确度)mm。2.游标卡尺的使用及注意事项(1)用游标卡尺测量零件时,右手拿主尺,大拇指移动游标尺,左手拿待测物体,当其与测量爪相贴时,即可锁定紧固螺钉,读取数据。(2)游标卡尺是比较精密的测量工具,要轻拿轻放,不得碰撞或跌落地下。(3)用游标卡尺测量零件时,不允许过分地施加压力,所用压力应使两个测量爪刚好接触零件表面。(4)游标卡尺没有估读数。
[应用体验]典例1用游标卡尺可以测量某些工件的外径。在测量时,示数如图所示,则读数分别为mm。解析游标卡尺读数为29mm+8×0.1mm=29.8mm。答案29.8规律方法游标卡尺的读数方法是主尺读数加上游标尺读数,不需要估读。
针对训练1某学生用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度,测得的结果如图所示,则该工件的长度l=cm。解析游标卡尺的固定刻度读数为5.0cm,游标尺上第3个刻度游标读数为3×0.05mm=0.15mm=0.015cm,所以最终读数为5.0cm+0.015cm=5.015cm。答案5.015
探究二螺旋测微器的读数[知识归纳]1.测量时被测物体长度的半毫米以上的数由固定刻度读出,不足半毫米部分由可动刻度读出。测量值(mm)=固定刻度数(mm)+可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)。2.螺旋测微器的使用及注意事项(1)在使用螺旋测微器之前,首先应检查零点。(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,而改用微调旋钮,直至棘轮发出声音,随即拨动止动旋钮使测微螺杆固定,然后读数。这样既能使测量结果精确,又可避免产生过大的压力使螺旋测微器受损。(3)在读数时,要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出。
[应用体验]典例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,拨动使F固定后读数(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。
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DHG6.700规律方法螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读。
针对训练2用螺旋测微器测某一圆柱体直径,示数如下图所示,此示数为mm。解析螺旋测微器的固定刻度为4mm,可动刻度为7.8×0.01mm=0.078mm,所以最终读数为4mm+0.078mm=4.078mm。答案4.078(4.077~4.079均可)
学以致用•随堂检测全达标
1.某同学在测定一段金属丝的长度和直径实验中:(1)用游标卡尺测量有效长度如图甲所示,可知其长度为l=mm;(2)用螺旋测微器测金属丝的直径时,如图乙所示,测量值d=mm。
解析(1)由图示游标卡尺可知,金属丝的直径为50mm+4×0.05mm=50.20mm。(2)由图示螺旋测微器可知,金属丝的直径为0mm+20.5×0.01mm=0.205mm。答案(1)50.20(50.15)(2)0.205(0.204~0.206均可)
2.某同学对某圆柱形导体的相关测量如下:用20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示,由图可知其长度L=mm;用螺旋测微器测量其直径如图乙所示,由图乙可知其直径d=mm。解析由图示游标卡尺可知,其示数为60mm+4×0.05mm=60.20mm;由图示螺旋测微器可知,其示数为8mm+30.0×0.01mm=8.300mm。答案60.20(60.25)8.300
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