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(共14张PPT)
第五节 学生实验：长度的测量
任务与目标
仪器与材料
收集与整理
分析与处理
思考与讨论
1. 了解游标卡尺的结构和测量原理，了解误差和有效数字等概念。
2. 能正确使用游标卡尺进行长度的测量，能正确使用有效数字表示测量值。
3. 能正确处理测量数据，并进行简单的误差分析。
4. 能通过实验，进一步体会规范操作、认真观察的实验态度以及一丝不苟、精益求精的工匠精神。
任务与目标
直尺、游标卡尺、金属圆柱体（或一小段钢管）等。
游标卡尺是一种测量长度的精密工具，除长度外还可以用来测量深度、内径和外径。常用游标卡尺的精度有0.1 mm、0.05 mm和0.02 mm等（前两种游标尺的刻度线分别为10条和20条）。下面以精度为0.02 mm的游标卡尺为例介绍它的构造和使用方法。
仪器与材料
原理与方法
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。
1. 游标卡尺的构造和精度　
1.主尺 2.游标尺 3.外卡脚 4.内卡脚 5. 深度尺 6.推钮 7.锁紧螺丝
(1) 使用前，先将游标与主尺的外卡脚合拢，这时它们的“0”刻度线应对齐，否则表明游标尺已磨损。
(2) 测量时，将待测物夹于游标卡尺的刀口间（不要放在卡脚的凹处），如图所示，再读数。
(3) 读数的方法是：
先读主尺上的读数：如图所示，图中阴影部分代表待测物体，读出游标“0”刻度线左边最近的主尺上的整数部分l0（以“mm”为单位）。
再读游标尺上的读数：寻找游标上某一根与主尺上某一刻度线对齐的刻度线，这根刻度线的数值为n，“n×精度”就是测量值的小数部分。
2. 游标卡尺的使用　
游标卡尺读数为
l = l0+Δl = 8 mm +30×0.02 mm = 8.60 mm
3．游标卡尺的零误差分析
（1）零误差分类
正零误差：游标的零刻度线在主尺零刻度线的右侧；
负零误差：游标的零刻度线在主尺零刻度线的左侧。
（2）若有零误差则读数结果为：
L=整数部分+小数部分-零误差
若需要测量几次取平均值，不需要每次都减去零误差，只要从最后结果减去零误差即可。
（3）游标卡尺零误差读数方法
正零误差读数方法：直接读取数值。如图所示，游标零刻线在主尺零刻线右侧第5条对齐，零误差为正，零误差为
+ (5×0.02 ) mm= +0.10 mm。
（3）游标卡尺零误差读数方法
负零误差的读数方法：从右向左数游标上与主尺上对齐的刻度数。如图所示，零误差为
-（3×0.02） mm = -0.06 mm。
分析与处理
表1-5-1 游标卡尺的精度 。
实 验 次 数 直 尺 游 标 卡 尺 直径d /m 高度h /m 直径d /m 高度h /m
1
2
3
平均值
绝对误差
相对误差
示例1 用精度为0.02 mm的游标卡尺测量某圆筒的内径时，游标卡尺上的示数如图所示，可读出圆筒的内径是多少？
分析：解决本题的关键掌握游标卡尺读数的方法，主尺读数加上游标读数，不需估读。
解：游标卡尺主尺部分读数为10 mm，该游标卡尺是50分度的，游标尺上每一刻度为0.02 mm，现在是第26刻度与主尺刻度对齐，则游标尺读数为0.02×26 mm=0.52 mm，所以总的读数为10.52 mm
示例2 如图(a)所示，当游标卡尺两脚对齐时，主尺和游标尺的零刻度线不对齐，用此游标卡尺测量某工件的直径，示数如图(b)所示，则此工件直径实际是多少？
分析：由于游标的零刻度线在主尺零刻度线左侧，是负零误差，用此游标卡尺测量某工件的直径时要减去零误差才是真实的测量值。游标尺上有10条刻度线，故游标卡尺的精度为0.1 mm。
解：某工件直径的测量值为
l = l0+Δl -零误差=[ 30 + 3×0.1-(-2×0.1) ] mm= 30.5 mm
（a） （b）
2．如图所示，游标卡尺的读数为 　 　cm。
思考与讨论
1．如图所示，游标卡尺的读数为 　　　cm。
4．在某实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图（a）（b）所示。测量方法正确的是 　　　。
3．如图所示，游标尺上有50个等分刻度的游标卡尺测量工件的情况，则它们的读数为 　　　mm。
（a） （b）

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