2020版高考物理复习课件：实验长度的测量及其测量工具的选用

实验10长度的测量及其测量

工具的选用-2-一、实验目的1.掌握刻度尺、螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法。2.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及选用原则。3.掌握实验的常规要求。

二、仪器的使用1.刻度尺、秒表、弹簧秤、温度表、电流表、电压表的读数使用以上仪器时,凡是最小刻度是10分度的,要求读到最小刻度后再往下估读一位(估读的这位是不可靠数字,但是是有效数字的不可缺少的组成部分)。凡是最小刻度不是10分度的,只要求读到最小刻度所在的这一位,不再往下估读。-3-2.螺旋测微器的使用(1)构造:如图所示,B为固定刻度,E为可动刻度。(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。-4-(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。-5-3.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)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,其规格见下表:-6-(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。-7-三、实验器材的原则和注意事项(一)实验仪器的选择原则:根据实验的原理和实验室条件选择实验仪器是进行正确测量的前提,一般遵循以下三个原则:①可行性原则要能根据实验要求和客观条件选用合适的仪器,使实验切实可行,能达到预期目标,例如当要求测量一个电阻的阻值时,就要根据要求的测量精度、实验室条件和已有的理论知识,确定是采用电桥还是欧姆表或者伏安法。当确定采用伏安法测量时,还要根据电阻的规格(额定功率)选择电压表、电流表。-8-②准确性原则根据实验的需要,选用精度合适的测量工具,但是对某个实验来讲,精确度够用即可,并不是越高越好,如称一吨煤,没有必要用精密的天平去称量。在“测定金属丝电阻率”的实验中,为保证测量结果的有效数字位数合适(2~3位),测金属丝的直径要用螺旋测微器,而测金属丝的长度用毫米刻度尺即可,伏安法测电阻用一般的电表即可满足实验要求。③操作性原则实验时条件方便、便于操作,如滑动变阻器的选择,既要考虑它的额定电流,又要考虑它的阻值范围,在两者都能满足实验要求的情况下,还有考虑阻值大小在实验操作中是否调节便利。-9-(二)注意的问题1.仪器的放置按照规定放置好仪器是保证测量结果正确和实验便捷的前提。放置规范:不同的仪器有不同的放置要求,如多用电表要平卧;学生用的电流表和电压表要斜置;水银气压计要竖直悬挂;平抛实验用的斜槽末端要水平等等。操作顺手:仪器摆放要便于操作,防止实验中手忙脚乱。如开关、变阻器要放在便于手操作的位置;使用天平要“左物右码”。便于读数:实验人员要面对仪器、仪表的刻度,视线要与刻度盘垂直。-10-2.仪器的初始状态设置测量前要先设置好仪器、仪表的初始状态,否则可能损坏仪器,甚至造成事故。连接电路时,电路开关要处于断开状态;开关闭合前变阻器的滑片位置要合理(限流是阻值最大,分压是阻值最小);仪表要先调零,再选好挡位(多用电表测电阻时先机械调零,然后选定挡位,再电阻调零)。3.实验操作程序设计实验操作程序的安排要科学合理,例如在“力的合成”实验中,要先用两只弹簧测力计互成角度地把结点拉至某点,再利用一只弹簧拉至同一点;使用打点计时器做“验证机械能守恒定律”的实验时,要先接通电源再松开纸带;电路连线时,应从电源正极开始,先连干路再支路;使用欧姆表时要先调“机械零点”,再调“电阻零点”等等。程序混乱将会导致测量困难或测量错误。-11-四、选择步骤

1.用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d。2.连接好用伏安法测电阻的实验电路。3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量三次,求出其平均值l。4.把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置。5.闭合开关,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,填入记录表格内。-12-命题点基本实验仪器及数据处理典例(1)如图甲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。

(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图乙所示,则金属丝的直径是

mm。

-13-命题点(3)①如图丙所示的电表使用0.6A量程时,对应刻度盘上每一小格代表

A,图中表针示数为

A;当使用3A量程时,对应刻度盘中每一小格代表

A,图中表针示数为

A。

②如图丁所示的电表使用较小量程时,每小格表示

V,图中表针的示数为

V。若使用的是较大量程,则这时表盘刻度每小格表示

V,图中表针示数为

V。

-14-命题点(4)旋钮式电阻箱如图所示,电流从接线柱A流入,从B流出,则接入电路的电阻为

Ω。今欲将接入电路的电阻改为2087Ω,最简单的操作方法是

。

若用两个这样的电阻箱,可得到的电阻值范围为

。

-15-命题点答案

(1)17.7

23.85

3.14

(2)1.150

(3)①0.02

0.44

0.1

2.20

②0.1

1.70

0.5

8.5

(4)1987

将“×1k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到0

0~19998Ω解析

(1)最上面图读数:整毫米是17,不足1毫米数是7×0.1

mm=0.7

mm,最后结果是17

mm+0.7

mm=17.7

mm。中间图读数:整毫米是23,不足1毫米数是17×0.05

mm=0.85

mm,最后结果是23

mm+0.85

mm=23.85

mm。最下面图读数:整毫米是3,不足1毫米数是7×0.02

mm=0.14

mm,最后结果是3

mm+0.14

mm=3.14

mm。(2)固定刻度示数为1.0

mm,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1.0

mm+15.0×0.01

mm=1.150

mm。-16-命题点(3)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电压表使用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,每小格表示0.5

V,表针示数为8.5

V。(4)电阻为1

987

Ω,最简单的操作方法是将“×1

k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到0。每个电阻箱的最大阻值是9

999

Ω,用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9

999

Ω=19

998

Ω。故用两个这样的电阻箱,可得到的电阻值范围为0~19

998

Ω。-17-命题点游标卡尺的读数技巧游标卡尺的读数方法:“三看”(1)第一看→精确度如图甲所示。-18-命题点易错读成11

mm+4×0.1

mm=11.40

mm。正确的应为11.4

mm,游标卡尺不需估读,后面不能随意加零,也不能随意去零。如图乙所示。

易错读成10

mm+12×0.05

mm=10.6

mm,正确的应为10.60

mm。-19-命题点(2)第二看→游标尺上的0刻度线位置,区分零刻度与标尺最前端。如图丙所示。

易错读成11

mm+10×0.05

mm=11.50

mm。正确读数为14

mm+10×0.05

mm=14.50

mm。(3)第三看→游标尺的哪条(第K条)刻度线与主尺上的刻度线对齐。-20-1.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。

答案

4.0

4.0×10-2

34.0

3.40×10-2解析

LA=(14.0-10.0)cm=4.0

cm=4.0×10-2

mLB=(14.40-11.00)cm=3.40

cm=34.0

mm=3.40×10-2

m。-21-2.某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度,测量结果如图甲和乙所示。该工件的直径为

cm,高度为

mm。

-22-答案

1.220

6.860(6.859~6.861均正确)解析

游标卡尺读数=主尺读数+游标尺读数:12

mm+4×0.05

mm=12.20

mm=1.220

cm。螺旋测微器读数=固定刻度+可动刻度:6.5

mm+36.0×0.01

mm=6.860

mm。-23-3.用游标卡尺测一根金属管的内径和外径时,卡尺上的游标位置分别如图1(a)、(b)所示。这根金属管内径读数是

cm,外径读数是

cm,管壁的厚度是

cm。

-24-答案

2.37

3.03

0.33解析

图(a)中,从主尺看,整毫米数是23,游标尺上第7条刻度线与主尺上的一条刻度线重合,所以毫米以下的读数就是0.7

mm,得到内径的读数为23.7

mm=2.37

cm。图(b)中主尺上整毫米数是30,游标尺上第3条刻度线与主尺上的一条刻度线重合,所以外径的读数为30.3

mm=3.03

cm。管壁的厚度为两者之差的一半0.33

cm。-25-4.(2018·吉林长春质检)某同学对电阻丝的电阻与哪些因素有关进行了实验探究,现有如下器材:电源E(电动势为4V,内阻约为1Ω);电流表A1(量程5mA,内阻约为10Ω);电流表A2(量程0.6A,内阻约为1Ω);电压表V1(量程3V,内阻约为1kΩ);电压表V2(量程15V,内阻约为3kΩ);滑动变阻器R1(阻值0~2Ω);滑动变阻器R2(阻值0~20Ω);开关及导线若干。-26-他对电阻丝做了有关测量,数据如下表所示。

-27-(1)他在某次测量中,用螺旋测微器测电阻丝的直径,示数如图甲所示,此示数为

mm。

(2)图乙是他测量编号为2的电阻丝电阻的备选原理图,则该同学应选择电路

(选填“A”或“B”)进行测量。电流表应选

,电压表应选

,滑动变阻器应选

。

-28-答案

(1)0.512(0.511~0.513均正确)(2)A

A2

V1

R2解析

(1)螺旋测微器的读数为d=0.5

mm+1.2×0.01

mm=0.512

mm。(2)根据题图乙可知,电路中变阻器采用限流