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课题 第一章 运动与力 学生实验一 长度的测量 1课时
教 学 目 标 知识目标 1. 了解游标卡尺的测量原理，学会正确使用游标卡尺； 2. 练习有效数字的运算，初步掌握误差的计算； 3. 了解螺旋测微器的测量原理； 4. 知道物理中有效数字的意义。
能力目标 1. 通过对误差的学习，学会常见仪表的读数和误差分析方法； 2. 通过对有效数字的学习，能够较准确地读取实验数据并进行运算； 3. 通过实验，掌握用游标卡尺测量物体长度的方法。
情感目标 1. 通过对物理实验的学习，培养实事求是的科学态度； 2. 通过对物理实验的操作，培养团结协作的良好作风。
重点 游标卡尺测量长度的方法
难点 游标卡尺、螺旋测微器的测量原理
教具 多媒体展示系统、螺旋测微器的测量功能动画演示
主要教学过程 学生活动
教 学 过 程 设 计 一、检查预习、引入课题 实验课前，教师应布置学生预习教材中“实验绪论”部分的内容，让学生弄清楚有效数字的意义，学会正确地利用常见的仪器、仪表进行实验数据的读取及运算的方法。 提问： （1）在实验中获得的某物理量测量值的平均值如何计算？ （2）什么是绝对误差？ （3）我们一般如何计算绝对误差？ （4）什么是相对误差？ （5）有效数字是由 数字和 数字组成的。 本节课我们将练习使用游标卡尺测量长度。 二、实验原理 教师利用多媒体展示系统讲解游标卡尺的测量原理及读数规则动画。 游标卡尺是一种测量长度的精密测量工具，它由主尺和游标尺两大部分组成，可测量物体的长度、深度、内径和外径。常用的游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种，其工作原理都相同。我们实验室提供的是50分度的游标卡尺。 游标卡尺的主尺是毫米刻度尺，其最小刻度为1 mm。游标尺上有50个小格，其总长为49 mm，所以每个小格的长度为0.98 mm。因此，主尺的最小刻度与游标尺的最小刻度之差为0.02 mm，这一差值就是游标卡尺的精度。 在对测量结果进行读数时，若所有的数值都用mm作单位，可将读数l分为两部分：整数部分l0和小数部分Δl。游标尺的0刻度线所对应的主尺上的读数就是测量值的整数部分；若游标卡尺上0刻度线后第n条刻度线与主尺上的某条刻度线对齐，则“n×精度”的值就是测量值的小数部分。用公式表示如下： 测量值 = 主尺上的整数部分 + 游标尺上的小数部分 l = l0 +Δl = l0 + n × 精度 注意事项： （1）使用前应该将游标卡尺的卡脚合拢，检查游标尺的0刻度线和主尺的0刻度线是否对齐。若对不齐，说明游标卡尺有零误差，应记下零误差，用以修正测量值； （2）推动游标尺时，用力要适当，夹紧物体后，不要在卡口中移动物体，以防卡口受损。 按照课前分好的实验小组坐好，准备动手实验。 三、实验步骤 （1）用游标卡尺在不同部位测量圆柱体的直径，测三次，将所测数据填到教材的实验表1-1中； （2）用游标卡尺从不同方位测量圆柱体的高度，测三次，将所测数据填到教材的实验表1-1中； （3）用游标卡尺在不同部位测量金属丝的直径，测三次，将所测数据填到教材的实验表1-1中。 四、实验数据记录与分析 利用教材的实验表1-1中给出的公式，分别计算圆柱体的直径、圆柱体的高度、金属丝的直径的平均值，并填到表格中。 利用教材中给出的公式，分别计算以上三个物理量的绝对误差。 再利用前面计算出的数据，计算三个物理量的相对误差。 如果相对误差大于5％，则需要重做实验；如果相对误差都小于5％，则继续完成实验，得出实验结论，写到教材上。 五、演示实验 简单介绍螺旋测微器的测量功能 教师用多媒体展示系统展示螺旋测微器的图片或动画，讲解其结构和测量原理。 螺旋测微器又叫千分尺，它是物理实验和生产实践中常用的一种精密测量工具，用它测量长度时可以准确到 0.01 mm。 螺旋测微器的小砧和固定刻度固定在框架上，测微螺杆、可动刻度、鼓轮（旋钮）、棘轮（微调旋钮）连在一起，通过精密螺纹套在固定刻度上。固定刻度的中央有一条横线（称为读数准线），横线上方刻有表示毫米数的刻度线，横线下方刻有表示半毫米的刻度线。精密螺纹的螺距是0.5 mm，即可动刻度每旋转1周，测微螺杆就前进或后退0.5 mm。可动刻度分为50格，它每旋转1格，测微螺杆就前进或后退0.01 mm。0.01 mm就是螺旋测微器的最小分度值，所以说用螺旋测微器可准确到0.01 mm。在读数时还能再估读1位，可读到毫米的千分位，即0.001 mm，这就是螺旋测微器又叫千分尺的原因。 当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的左边缘与固定刻度的0刻度线对齐，可动刻度的0刻度线与固定刻度的读数准线对齐；当可动刻度向后旋转1周时，可动刻度的左边缘向右移动0.5 mm，露出固定刻度的半毫米刻度线，可动刻度的0刻度线仍与固定刻度的读数准线对齐；当可动刻度再向后旋转1周时，可动刻度的左边缘再向右移动0.5 mm，露出固定刻度的1 mm刻度线，可动刻度的0刻度线仍与固定刻度的读数准线对齐。 使用螺旋测微器时，先向后转动鼓轮，将测微螺杆旋出。将被测物体放于小砧和测微螺杆之间，然后转动鼓轮，使测微螺杆接近被测物体。当测微螺杆快要接触到被测物体时，改为转动棘轮，使测微螺杆靠向被测物体。当听到“嗒、嗒”声时，即停止转动。这样做既可以使测量结果准确，又可以保护螺旋测微器。 读数时，要先读出固定刻度上的整毫米数和半毫米数；再读出可动刻度上的数值（包括估读数），并乘以精度 0.01 mm。最后将两部分读数加在一起。用公式表示为 测量值 = 固定刻度上的（整毫米数 + 半毫米数）+ 可动刻度上的数值×0.01 mm l = l0 +Δl = l0 + n×0.01 mm 提问：教师在多媒体展示系统上展示两幅螺旋测微器的测量图片，请同学尝试读数。 学生回答 学生观看 学生观察 学生观察 学生动手实验 学生处理实验数据 学生观察 学生回答
随 堂 练 习 思考题 1．一位同学用精度为0.02 mm的游标卡尺测圆柱体的高度，结果如下： A. 30.02 mm B. 29.99 mm C. 30.00 mm D. 29.98 mm 这些数据中肯定错误的是（ B ）。 2．一位同学用游标卡尺测量圆柱体的直径，3次的测量结果分别是：21.42 mm、21.40 mm、21.42 mm，他算出其平均值为21.413 mm，对吗？若不对，正确的平均值应为多少？ 答：不对，正确的平均值应为21.41 mm。 思考并回答
课 后 作 业 学生实验后，将课本上交，教师检查，评分，总结。 要求学生独立完成

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