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1、第4讲实验一长度的测量1练习正确使用刻度尺和游标卡尺测量长度2用游标卡尺测量一段金属管的长度、内径和外径，测量一个小量筒的深度1游标卡尺(1)游标卡尺的结构游标卡尺的构造如下图所示，它的左测量爪固定在主尺上并与主尺垂直，右测量爪与左测量爪平行，固定在游标尺上，可以随同游标尺一起沿主尺移动(2)游标卡尺的测量原理主尺上的最小分度与游标尺上的最小分度不一样长，有一个差值，差值不同，尺的精确度就不同不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分长度总比主尺上的同样多个小等分刻度差1 mm.常用的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的主尺上的每一小等分刻度都是1 mm，而游标尺上的每
2、一小等分刻度比1 mm要小一些2螺旋测微器(1)构造：右图所示是常用的螺旋测微器，它的小砧A和固定刻度B固定在框架C上，旋钮D、微调旋钮D和可动刻度E，测微螺杆F连在一起，通过精密螺纹套在B上(2)原理：精密螺纹的螺距是0.5 mm，即每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，把这一周分成50等分，每一等分对应固定刻度上的0.01 mm，即可动刻度每转过一等分，F前进或后退0.01 mm.因此，从可动刻度旋转了多少等分就知道长度变化了多少个0.01 mm.用它测量长度，可以精确到0.01 mm，还可以估读到0.001 mm(即毫米的千分位)，因此螺旋测微器又称为千分尺它是把前后方向的微小变化和圆周
3、上的旋转变化对应起来，放大了这种变化刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、金属管、小量筒、金刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、金属管、小量筒、金属导线属导线一、实验前一、实验前1了了解解游游标标卡卡尺尺的的测测量量功功能能：用用卡卡尺尺的的外外测测爪爪可可测测长长度度、外外径径，内内测测爪爪可可测测内内径径，固固定定在在游游标标尺尺上上的的深深度度尺尺可可测测筒的深度筒的深度2游标卡尺的读数方法游标卡尺的读数方法游游标标尺尺/mm精度精度/mm测测量量结结果果(游游标标尺上第尺上第n条刻条刻线线与主尺上的刻度与主尺上的刻度线对齐时线对齐时)/mm刻度刻度格数格数刻度刻度总长总长度度每小格与每小格与1毫米差
4、毫米差1090.10.1主尺上主尺上读读的毫米的毫米数数0.1n20190.050.05主尺上主尺上读读的毫米的毫米数数0.05n50490.020.02主尺上主尺上读读的毫米的毫米数数0.02n(1)游标卡尺的末位不估读(2)游标卡尺读数时，主尺的读数应从游标尺的零刻度处读，而不能从游标卡尺的机械末端读(3)在看游标尺上的第几条刻度线与主尺刻度线重合时，不包括游标尺的零刻度在内【提示】秒表电阻箱3螺旋测微器的读数读数方法：先从固定刻度B上读出半毫米整数倍的部分，不足半毫米的部分由可动刻度读出，即看可动刻度上的第几条刻度线与固定刻度线上的轴向线重合，从而读出可动刻度示数(注意估读)即有：测量长
5、度固定刻度示数可动刻度示数精确度(注意单位为mm)如右图所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米的部分从可动刻度上读的示数为15.5格，最后的读数为：20 mm15.50.01 mm2.155 mm.二、测量与记录1用刻度尺测量金属管的长度，每次测量后让金属管绕轴转过约45，再测量下一次，共测量四次，把测量的数据填入下表中2用游标卡尺测量金属管的内径和外径，测量时先在管的一端测量两个方向互相垂直的内径(或外径)，再在管的另一端测量两个方向互相垂直的内径(或外径)，把测量的数据填入下表中3用游标卡尺测量小量筒的深度，共测量三次，把测量的数据填入设计的表格中4用螺旋测微器在被测金属导线上三个不
6、同的位置各测一次直径，把测量的读数填入自己设计的表格中三、数据处理分别求出金属筒长度、内径、外径、深度及金属导线直径的平均值填入表中附一、实验误差误差：测量值与真实值的差异叫做误差实验中误差是不可避免的，只可以减小；实验中要努力减小误差，误差不是错误，错误是失误，是可以而且应当避免的1系统误差：是由于仪器本身不精确(如天平两臂不严格相等或砝码不准)、或实验方法粗略(如做热学实验未考虑散热损失)、或实验原理不完善而产生的其特点是在多次重做同一实验时，误差总是同样地偏大(测量值都比真实值大)或偏小(测量值都比真实值小)减小系统误差的方法是(针对误差产生的原因)标准测量仪器、或改进实验方法，或设计在
7、原理上更为完善的实验2偶然误差：是由于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的其特点是多次重做同一实验时，误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的概率相同(机会均等)减小偶然误差的方法是多次测量求多次测得数值的平均值 二、有效数字1有效数字：带有一位不可靠数字的近似数叫做有效数字，有效数字的最后一位是测量者估读出来的，因此这一位数字是不可靠的2有效数字位数的确定方法：从左往右数，从第一个不为零的数字起，数到右边最末一位估读数为止，共有几个数字，有效数字的位数就是几注意：(1)有效数字的位数与小数点的位置无关如21.65 m与2 16.5 m都是4位有效数字(2)乘方不算有效
8、数字，如3.6103 kg是两位有效数字(3)有效数字末位若是“0”，不能略去，例1.0 m、1.00 m和1.000 m有效数字的位数依次是2位、3位和4位 现用最小分度为1 mm的米尺测量金属丝的长度，下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把和圆柱形钢笔1支如何较准确地测量金属丝的直径？请简述测量方法【解析】本题主要考查：(1)毫米刻度尺的读数(2)放大法测量物体的长度，本题是一道考查考生基本素质的基础题目观察本题图示，注意金属丝的起点不在“0”处，所以测得金属丝的长度为982.0 mm10.0
9、 mm972.0 mm.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：D/N.(2009年海南单科)某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄的金属圆片的直径和厚度，读出下图中的示数，该金属圆片的直径的测量值为_cm，厚度的测量值为_mm.【解析】20分度游标卡尺的精确度为0.05 mm.故金属圆片的直径为1.2 cm80.005 cm1.240 cm.螺旋测微器的精确度为0.01 mm.故厚度测量值为1.5 mm18.30.01 mm1.683 mm.在一些实验中需要较准确地测
10、量物体转过的角度，为此人们在这样的仪器上设计了一个可转动的圆盘，在圆盘的边缘标有刻度(称为主尺)，圆盘外侧有一个圆弧状的游标尺，如上图所示(图中画出了圆盘的一部分和游标尺)圆盘上刻有对应的圆心角，游标尺上把与主尺上9对应的圆心角等分为10格试根据图中所示的情况读出此时游标上的0刻度线与圆盘的0刻度线之间所夹的角度为_【解析】因为游标尺上把与主尺上9时对应的圆心角等分为10格，所以，将精确度为0.1 mm的游标卡尺的原理和读数方法迁移到这里，就可得到该游标尺的精确度为d(1/10)0.1，主尺上的整数部分为19，游标尺上的第7条刻度线与主尺上的第26条刻度线相重合，则其小数部分为70.10.7，
11、故总的读数为190.719.7.【答案】19.7 1关于实验误差，下列说法中正确的是 ()A实验误差是实验中产生的错误，是由于测量不仔细或测量工具不精密产生的B实验误差是不可避免的，但可以通过采用精密仪器或改进实验原理和方法来减小误差C多次测量取平均值，可以减小系统误差D采用图象法处理实验数据可以减小偶然误差【解析】在实验中因设计原理错误，使用仪器出现故障，操作规程不当，实验条件不能满足要求所造成的偏差，称为错误，而不是误差在测量中误差是不可避免的，无论仪器的精密度多高，误差依然存在系统误差是由仪器本身不精确，或实验方法粗略，或实验原理不完善而产生的其特点是：多次重做同一个实验，误差总是同样的
12、偏大或偏小减小的方法：校准测量仪器，改进实验方法，完善实验原理，偶然误差是由于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的，其特点是：多次重做同个实验时，误差有时偏大有时偏小减小的方法：多次测量，求其平均值，还可采用图象法处理【答案】BD2某同学用毫米刻度尺测一物体的长度，如下图所示，下述记录结果正确的是()A3 cmB30 cmC3.00 cm D0.03 cm【解析】刻度尺的最小刻度是mm，测量时可准确测量到mm位，还可估读到mm的下一位0.1 mm.若用cm做单位，应准确测到0.1 cm.估读到0.01 cm.故应选C.【答案】C3一种游标卡尺，它的游标尺上有50个小的等分刻
13、度，总长度为49 mm.用它测量某物体长度，卡尺示数如下图所示，则该物体的长度是_cm.【解析】50分度游标卡尺的精确度为0.02 mm，主尺上的读数为41 mm，游标尺上的第9格与主尺刻度对齐，则该物体的长度为41 mm90.02 mm41.18 mm4.118 cm.【答案】4.1184游标为20分度(测量值可准确到0.05 mm)的游标卡尺示数如下图所示，两测脚间狭缝的宽度为_mm.用激光照射该狭缝，在屏上出现衍射条纹，如果减小狭缝的宽度，衍射条纹的宽度将变_【解析】以游标尺上的0刻度线为准在主尺上读出整毫米数为L10，游标卡尺第3条刻度线与主尺上的刻度线对齐，故其读数为：L230.05
14、 mm0.15 mm.狭缝的宽度为LL1L20.15 mm.由于狭缝宽度很小，故出现明显衍射现象减小狭缝宽度，衍射现象会更明显，条纹宽度变宽【答案】0.15宽5在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如下图甲、乙所示测量方法正确的是_(选填“甲”或“乙”)【答案】乙6用20分度的游标卡尺测量一物体的长度读数为10.55 mm，则游标尺上的第_条刻度线与主尺上的_mm刻度线对齐【解析】据20分度游标卡尺的原理可知：游标的零刻度线在主尺上10 mm，再向后延0.55 mm,0.55 mm的读数是游标尺的第11条刻度线与主尺上某一刻度线对齐，11个游标的刻度线的实际长度为110.95 mm10.45 mm.故游标的第11条刻度线与主尺上21 mm刻度线对齐【答案】11217某同学用游标卡尺测量一圆柱体的长度l，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径d，示数如下图由图可读出l_cm，d_mm.【解析】本题中游标卡尺是10分度的，可精确到0.1 mm，其中主尺读数为2.2 cm，游标尺读数30.01 cm0.03 cm.螺旋测微器固定刻度读数6.5 mm，可动刻度读数0.360 mm，d6.860 mm.【答案】2.236.860