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第八章恒定电流实验十长度的测量及其测量工具的选用2一、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。3二、测量工具的原理及使用1．刻度尺的构造、原理及使用(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。4(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。5②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。62．螺旋测微器(千分尺)的构造、原理及读数(1)构造：如图所示，B为固定刻度，E为可动刻度。7(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。8(3)读数①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出。②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)。9③如图所示，固定刻度示数为2.0mm，半毫米刻度线未露，而可动刻度上的示数为15.0，最后的读数为2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。103．游标卡尺的构造、原理及读数(1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺。(如图所示)11(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。(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：12刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1mm的差值精确度(可准确到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm13(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线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm。142实验考向突破多唯15刻度尺的使用1．如图甲所示的物体A的长度是cm＝m，如图乙所示的物体B的长度是mm＝m。甲乙16[解析]LA＝(14.0－10.0)cm＝4.0cm＝4.0×10－2m，LB＝(14.40－11.00)cm＝3.40cm＝34.0mm＝3.40×10－2m。[答案]4.04.0×10－234.03.40×10－2172．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。18[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mm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测量方法见解析19螺旋测微器的使用1．用螺旋测微器测得与导线圈导线同种规格的导线的直径d如图所示，则d＝mm。20[解析]螺旋测微器的读数：d＝0.01mm×15.5＝0.155mm。[答案]0.155(0.154～0.156均可)212．使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，则金属丝的直径是mm。22[解析]固定刻度示数为1.0mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为15.0，最后的读数为1.0mm＋15.0×0.01mm＝1.150mm。[答案]1.150(1.149～1.151均可)233．螺旋测微器测量圆柱体的直径，某次测量的示数分别如图所示，直径为mm。[解析]直径d＝5mm＋31.5×0.01mm＝5.315mm。[答案]5.315(5.314～5.316均可)244．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。25(a)(b)26[解析]题图(a)的读数为1.0×0.01mm＝0.010mm。题图(b)的读数为6.5mm＋37.0×0.01mm＝6.870mm，故金属板的厚度d＝6.870mm－0.010mm＝6.860mm。[答案]0.0106.8706.86027游标卡尺的使用1．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(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mm。甲乙28[解析]测量内径时应该用游标卡尺上的内测量爪A。游标卡尺的读数＝主尺上的读数＋游标尺上的读数。本题主尺上读数为11mm，游标尺上读数为6×0.05mm＝0.30mm，故读数为11.30mm。[答案]A11.30292．如图所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为9mm长10等分、19mm长20等分、49mm长50等分，它们的读数依次为mm、mm、mm。30[解析]最上面图读数：整毫米是17，不足1毫米数是2×0.1mm＝0.2mm，最后结果是17mm＋0.2mm＝17.2mm。中间图读数：整毫米是23，不足1毫米数是17×0.05mm＝0.85mm，最后结果是23mm＋0.85mm＝23.85mm。最下面图读数：整毫米是3，不足1毫米数是7×0.02mm＝0.14mm，最后结果是3mm＋0.14mm＝3.14mm。[答案]17.223.853.14313．有一种新式游标卡尺，它的刻度与传统的游标卡尺明显不同。新式游标卡尺的刻线看起来很“稀疏”，使得读数显得清晰明了，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、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：19mm等分成10份，39mm等分成20份，99mm等分成50份，以“39mm等分成20份”的新式游标卡尺为例，如图所示。32(1)它的准确度是mm。(2)用它测量某物体的厚度，示数如图所示，正确的读数是cm。33[解析](1)39mm等分成20份的新式游标卡尺，其每一小格的长度为1.95mm，故准确度为2.00mm－1.95mm＝0.05mm。(2)主尺刻度为31mm，游尺刻度为0.05×6＝0.30mm，故物体的厚度为31mm＋0.30mm＝31.30mm＝3.130cm。[答案](1)0.05(2)3.130