2020版高考物理復(fù)習(xí)課件：實(shí)驗(yàn)長度的測(cè)量及其測(cè)量工具的選用

實(shí)驗(yàn)10長度的測(cè)量及其測(cè)量

工具的選用-2-一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握刻度尺、螺旋測(cè)微器及游標(biāo)卡尺的原理及讀數(shù)方法。2.掌握電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的使用方法及選用原則。3.掌握實(shí)驗(yàn)的常規(guī)要求。

二、儀器的使用1.刻度尺、秒表、彈簧秤、溫度表、電流表、電壓表的讀數(shù)使用以上儀器時(shí),凡是最小刻度是10分度的,要求讀到最小刻度后再往下估讀一位(估讀的這位是不可靠數(shù)字,但是是有效數(shù)字的不可缺少的組成部分)。凡是最小刻度不是10分度的,只要求讀到最小刻度所在的這一位,不再往下估讀。-3-2.螺旋測(cè)微器的使用(1)構(gòu)造:如圖所示,B為固定刻度,E為可動(dòng)刻度。(2)原理:測(cè)微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5mm,即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周,F前進(jìn)或后退0.5mm,而可動(dòng)刻度E上的刻度為50等份,每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格,F前進(jìn)或后退0.01mm,即螺旋測(cè)微器的精確度為0.01mm。讀數(shù)時(shí)估讀到毫米的千分位上,因此,螺旋測(cè)微器又叫千分尺。-4-(3)讀數(shù):測(cè)量值(mm)=固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)。如圖所示,固定刻度示數(shù)為2.0mm,半毫米刻度線未露出,而從可動(dòng)刻度上讀的示數(shù)為15.0,最后的讀數(shù)為2.0mm+15.0×0.01mm=2.150mm。-5-3.游標(biāo)卡尺(1)構(gòu)造:主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi)、外測(cè)量爪)、游標(biāo)卡尺上還有一個(gè)深度尺。(如圖所示)(2)用途:測(cè)量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑。(3)原理:利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成。不管游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度,它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm。常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個(gè)的、20個(gè)的、50個(gè)的,其規(guī)格見下表:-6-(4)讀數(shù):若用x表示從主尺上讀出的整毫米數(shù),K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻度線對(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù),則記錄結(jié)果表示為(x+K×精確度)mm。-7-三、實(shí)驗(yàn)器材的原則和注意事項(xiàng)(一)實(shí)驗(yàn)儀器的選擇原則:根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理和實(shí)驗(yàn)室條件選擇實(shí)驗(yàn)儀器是進(jìn)行正確測(cè)量的前提,一般遵循以下三個(gè)原則:①可行性原則要能根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和客觀條件選用合適的儀器,使實(shí)驗(yàn)切實(shí)可行,能達(dá)到預(yù)期目標(biāo),例如當(dāng)要求測(cè)量一個(gè)電阻的阻值時(shí),就要根據(jù)要求的測(cè)量精度、實(shí)驗(yàn)室條件和已有的理論知識(shí),確定是采用電橋還是歐姆表或者伏安法。當(dāng)確定采用伏安法測(cè)量時(shí),還要根據(jù)電阻的規(guī)格(額定功率)選擇電壓表、電流表。-8-②準(zhǔn)確性原則根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要,選用精度合適的測(cè)量工具,但是對(duì)某個(gè)實(shí)驗(yàn)來講,精確度夠用即可,并不是越高越好,如稱一噸煤,沒有必要用精密的天平去稱量。在“測(cè)定金屬絲電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,為保證測(cè)量結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)合適(2~3位),測(cè)金屬絲的直徑要用螺旋測(cè)微器,而測(cè)金屬絲的長度用毫米刻度尺即可,伏安法測(cè)電阻用一般的電表即可滿足實(shí)驗(yàn)要求。③操作性原則實(shí)驗(yàn)時(shí)條件方便、便于操作,如滑動(dòng)變阻器的選擇,既要考慮它的額定電流,又要考慮它的阻值范圍,在兩者都能滿足實(shí)驗(yàn)要求的情況下,還有考慮阻值大小在實(shí)驗(yàn)操作中是否調(diào)節(jié)便利。-9-(二)注意的問題1.儀器的放置按照規(guī)定放置好儀器是保證測(cè)量結(jié)果正確和實(shí)驗(yàn)便捷的前提。放置規(guī)范:不同的儀器有不同的放置要求,如多用電表要平臥;學(xué)生用的電流表和電壓表要斜置;水銀氣壓計(jì)要豎直懸掛;平拋實(shí)驗(yàn)用的斜槽末端要水平等等。操作順手:儀器擺放要便于操作,防止實(shí)驗(yàn)中手忙腳亂。如開關(guān)、變阻器要放在便于手操作的位置;使用天平要“左物右碼”。便于讀數(shù):實(shí)驗(yàn)人員要面對(duì)儀器、儀表的刻度,視線要與刻度盤垂直。-10-2.儀器的初始狀態(tài)設(shè)置測(cè)量前要先設(shè)置好儀器、儀表的初始狀態(tài),否則可能損壞儀器,甚至造成事故。連接電路時(shí),電路開關(guān)要處于斷開狀態(tài);開關(guān)閉合前變阻器的滑片位置要合理(限流是阻值最大,分壓是阻值最小);儀表要先調(diào)零,再選好擋位(多用電表測(cè)電阻時(shí)先機(jī)械調(diào)零,然后選定擋位,再電阻調(diào)零)。3.實(shí)驗(yàn)操作程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)操作程序的安排要科學(xué)合理,例如在“力的合成”實(shí)驗(yàn)中,要先用兩只彈簧測(cè)力計(jì)互成角度地把結(jié)點(diǎn)拉至某點(diǎn),再利用一只彈簧拉至同一點(diǎn);使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí),要先接通電源再松開紙帶;電路連線時(shí),應(yīng)從電源正極開始,先連干路再支路;使用歐姆表時(shí)要先調(diào)“機(jī)械零點(diǎn)”,再調(diào)“電阻零點(diǎn)”等等。程序混亂將會(huì)導(dǎo)致測(cè)量困難或測(cè)量錯(cuò)誤。-11-四、選擇步驟

1.用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬絲上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑,求出其平均值d。2.連接好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路。3.用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的有效長度,反復(fù)測(cè)量三次,求出其平均值l。4.把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置。5.閉合開關(guān),改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值,填入記錄表格內(nèi)。-12-命題點(diǎn)基本實(shí)驗(yàn)儀器及數(shù)據(jù)處理典例(1)如圖甲所示的三把游標(biāo)卡尺,它們的游標(biāo)尺從上至下分別為9mm長10等分、19mm長20等分、49mm長50等分,它們的讀數(shù)依次為

mm、

mm、

mm。

(2)使用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑,示數(shù)如圖乙所示,則金屬絲的直徑是

mm。

-13-命題點(diǎn)(3)①如圖丙所示的電表使用0.6A量程時(shí),對(duì)應(yīng)刻度盤上每一小格代表

A,圖中表針示數(shù)為

A;當(dāng)使用3A量程時(shí),對(duì)應(yīng)刻度盤中每一小格代表

A,圖中表針示數(shù)為

A。

②如圖丁所示的電表使用較小量程時(shí),每小格表示

V,圖中表針的示數(shù)為

V。若使用的是較大量程,則這時(shí)表盤刻度每小格表示

V,圖中表針示數(shù)為

V。

-14-命題點(diǎn)(4)旋鈕式電阻箱如圖所示,電流從接線柱A流入,從B流出,則接入電路的電阻為

Ω。今欲將接入電路的電阻改為2087Ω,最簡(jiǎn)單的操作方法是

。

若用兩個(gè)這樣的電阻箱,可得到的電阻值范圍為

。

-15-命題點(diǎn)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

將“×1k”旋鈕調(diào)到2,再將“×100”旋鈕調(diào)到0

0~19998Ω解析

(1)最上面圖讀數(shù):整毫米是17,不足1毫米數(shù)是7×0.1

mm=0.7

mm,最后結(jié)果是17

mm+0.7

mm=17.7

mm。中間圖讀數(shù):整毫米是23,不足1毫米數(shù)是17×0.05

mm=0.85

mm,最后結(jié)果是23

mm+0.85

mm=23.85

mm。最下面圖讀數(shù):整毫米是3,不足1毫米數(shù)是7×0.02

mm=0.14

mm,最后結(jié)果是3

mm+0.14

mm=3.14

mm。(2)固定刻度示數(shù)為1.0

mm,不足半毫米的從可動(dòng)刻度上讀,其示數(shù)為15.0,最后的讀數(shù)為1.0

mm+15.0×0.01

mm=1.150

mm。-16-命題點(diǎn)(3)①使用0.6

A量程時(shí),刻度盤上的每一小格為0.02

A,表針示數(shù)為0.44

A;當(dāng)使用3

A量程時(shí),每一小格為0.1

A,表針示數(shù)為2.20

A。②電壓表使用3

V量程時(shí),每小格表示0.1

V,表針示數(shù)為1.70

V;使用15

V量程時(shí),每小格表示0.5

V,表針示數(shù)為8.5

V。(4)電阻為1

987

Ω,最簡(jiǎn)單的操作方法是將“×1

k”旋鈕調(diào)到2,再將“×100”旋鈕調(diào)到0。每個(gè)電阻箱的最大阻值是9

999

Ω,用這樣的兩個(gè)電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻是2×9

999

Ω=19

998

Ω。故用兩個(gè)這樣的電阻箱,可得到的電阻值范圍為0~19

998

Ω。-17-命題點(diǎn)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)技巧游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法:“三看”(1)第一看→精確度如圖甲所示。-18-命題點(diǎn)易錯(cuò)讀成11

mm+4×0.1

mm=11.40

mm。正確的應(yīng)為11.4

mm,游標(biāo)卡尺不需估讀,后面不能隨意加零,也不能隨意去零。如圖乙所示。

易錯(cuò)讀成10

mm+12×0.05

mm=10.6

mm,正確的應(yīng)為10.60

mm。-19-命題點(diǎn)(2)第二看→游標(biāo)尺上的0刻度線位置,區(qū)分零刻度與標(biāo)尺最前端。如圖丙所示。

易錯(cuò)讀成11

mm+10×0.05

mm=11.50

mm。正確讀數(shù)為14

mm+10×0.05

mm=14.50

mm。(3)第三看→游標(biāo)尺的哪條(第K條)刻度線與主尺上的刻度線對(duì)齊。-20-1.如圖(甲)所示的物體A的長度是

cm=

m,如圖(乙)所示的物體B的長度是

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.某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器分別測(cè)量一圓柱體工件的直徑和高度,測(cè)量結(jié)果如圖甲和乙所示。該工件的直徑為

cm,高度為

mm。

-22-答案

1.220

6.860(6.859~6.861均正確)解析

游標(biāo)卡尺讀數(shù)=主尺讀數(shù)+游標(biāo)尺讀數(shù):12

mm+4×0.05

mm=12.20

mm=1.220

cm。螺旋測(cè)微器讀數(shù)=固定刻度+可動(dòng)刻度:6.5

mm+36.0×0.01

mm=6.860

mm。-23-3.用游標(biāo)卡尺測(cè)一根金屬管的內(nèi)徑和外徑時(shí),卡尺上的游標(biāo)位置分別如圖1(a)、(b)所示。這根金屬管內(nèi)徑讀數(shù)是

cm,外徑讀數(shù)是

cm,管壁的厚度是

cm。

-24-答案

2.37

3.03

0.33解析

圖(a)中,從主尺看,整毫米數(shù)是23,游標(biāo)尺上第7條刻度線與主尺上的一條刻度線重合,所以毫米以下的讀數(shù)就是0.7

mm,得到內(nèi)徑的讀數(shù)為23.7

mm=2.37

cm。圖(b)中主尺上整毫米數(shù)是30,游標(biāo)尺上第3條刻度線與主尺上的一條刻度線重合,所以外徑的讀數(shù)為30.3

mm=3.03

cm。管壁的厚度為兩者之差的一半0.33

cm。-25-4.(2018·吉林長春質(zhì)檢)某同學(xué)對(duì)電阻絲的電阻與哪些因素有關(guān)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究,現(xiàn)有如下器材:電源E(電動(dòng)勢(shì)為4V,內(nèi)阻約為1Ω);電流表A1(量程5mA,內(nèi)阻約為10Ω);電流表A2(量程0.6A,內(nèi)阻約為1Ω);電壓表V1(量程3V,內(nèi)阻約為1kΩ);電壓表V2(量程15V,內(nèi)阻約為3kΩ);滑動(dòng)變阻器R1(阻值0~2Ω);滑動(dòng)變阻器R2(阻值0~20Ω);開關(guān)及導(dǎo)線若干。-26-他對(duì)電阻絲做了有關(guān)測(cè)量,數(shù)據(jù)如下表所示。

-27-(1)他在某次測(cè)量中,用螺旋測(cè)微器測(cè)電阻絲的直徑,示數(shù)如圖甲所示,此示數(shù)為

mm。

(2)圖乙是他測(cè)量編號(hào)為2的電阻絲電阻的備選原理圖,則該同學(xué)應(yīng)選擇電路

(選填“A”或“B”)進(jìn)行測(cè)量。電流表應(yīng)選

,電壓表應(yīng)選

,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選

。

-28-答案

(1)0.512(0.511~0.513均正確)(2)A

A2

V1

R2解析

(1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為d=0.5

mm+1.2×0.01

mm=0.512

mm。(2)根據(jù)題圖乙可知,電路中變阻器采用限流