鲁科版 (2019)第5节 科学测量:长度的测量及测量工具的选用精品教学设计

这是一份鲁科版 (2019)第5节 科学测量:长度的测量及测量工具的选用精品教学设计，共7页。教案主要包含了教学目标，教学重难点，教学过程等内容，欢迎下载使用。

【教学目标】
【教学重难点】
1．能认识物理测量的精度依赖于实验器材，测量是有误差的。
2．能撰写完整的实验报告，在报告中能呈现设计的实验方案、实验步骤、实验表格，以及数据分析过程和实验结论，能进行反思与交流；
3．提升实验器材的选择和使用能力、测量数据的读取能力。
【教学过程】
一、导入新课
日常生活中，测量长度的工具通常有米尺、卷尺等。但因为精度问题，不能用它们来直接测量细金属丝直径、薄片厚度等细小尺寸。本节将认识两种精度较高的长度测量工具一游标卡尺和螺旋测微器，并讨论如何根据实际需要选择合适的测量工具。
二、新知学习与探究
（一）游标卡尺的测量原理及使用
1．游标卡尺的测量原理
（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1 mm。常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表：
2．游标卡尺的读数
若用n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（n＋k×精确度）mm。
3．游标卡尺的使用及注意事项
（1）用游标卡尺测量零件时，右手拿主尺，大拇指移动游标尺，左手拿待测物体，当其与测量爪相贴时，即可锁定螺钉，读取数据。
（2）游标卡尺是比较精密的测量工具，要轻拿轻放，不得碰撞或跌落地下。
（3）用游标卡尺测量零件时，不允许过分地施加压力，所用压力应使两个测量爪刚好接触零件表面。
（4）游标卡尺没有估读数。
（二）螺旋测微器的测量原理及使用
1．螺旋测微器的测量原理
（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0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，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0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。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。
2．螺旋测微器的读数
（1）测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出。
（2）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）。
3．螺旋测微器的使用及注意事项
（1）在使用螺旋测微器之前，首先应检查零点。
（2）测量时，用左手拿尺架，右手转动粗调旋钮，在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用粗调旋钮，而改用微调旋钮，直至棘轮发出声音，随即拨动止动旋钮使测微螺杆固定，然后读数。这样既能使测量结果精确，又可避免产生过大的压力使螺旋测微器受损。
（3）在读数时，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出。
（三）长度测量工具的选用
长度测量工具选用的三个原则：
第一，根据测量所需要的精度来选择测量工具。例如，一个机器零件的加工尺寸要求误差不大于0.02 mm，如果用精度为1 mm的米尺来测量，显然无法达到测量要求，这时我们可选择游标卡尺进行测量。
第二，根据对被测对象估计值的大小选择量程合适的测量工具。例如，测量一本书的长度，可用米尺，而不宜用游标卡尺或螺旋测微器。
第三，符合测量的经济性。在保证测量精度的前提下，应全面考虑测量工具的成本、耐磨性、测量效率等因素，选择比较经济、测量效率较高的测量工具。
（四）实验：长度的测量
1．实验目的
（1）测量空心圆筒的外径、内径和深度及大头针中间位置附近的直径。
（2）学会使用游标卡尺和螺旋测微器，能根据实际需要选择合适的测量工具。
2．实验器材
游标卡尺、螺旋测微器、空心圆筒、大头针。
3．实验原理
（1）游标卡尺实验原理
① 游标卡尺是将一微小量加以放大，然后进行读数。
② 常用的游标卡尺可以精确到0.1 mm，有的可以精确到0.05 mm和0.02 mm。
③ 用它可以测量物体的厚度或外径、孔的内径或槽宽、容器的深度。
（2）螺旋测微器实验原理
①螺旋测微器又叫千分尺，它比游标卡尺更精密。
②精度可达0.01 mm
③主要测量对物体有精细要求的情况，或对细小物体进行测量。
4．实验步骤
（1）用游标卡尺测量空心圆筒的内径不同位置三次，填入表格。
（2）用游标卡尺测量空心圆筒的外径不同位置三次，填入表格。
（3）用螺旋测微器测量大头针的直径不同位置三次，填入表格。
5．数据处理
表格一 用游标卡尺测量空心圆筒的内径、外径和深度
表格二 用螺旋测微器测量大头针中间位置附近的直径
三、学习评价
1．（游标卡尺的读数）用游标卡尺可以测量某些工件的外径。在测量时，示数如图所示，则读数分别为________mm。
解析 游标卡尺读数为29 mm＋8×0.1 mm＝29.8 mm
答案 29.8 mm。
2．（游标卡尺的读数）某学生用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度，测得的结果如图所示，则该工件的长度l＝________cm。
解析 游标卡尺的固定刻度读数为5.0 cm，游标尺上第3个刻度游标读数为3×0.05 mm＝0.15 mm＝0.015 cm，所以最终读数为：5.0 cm＋0.015 cm＝5.015 cm。
答案 5.015
3．（螺旋测微器的使用和读数）某同学用如图甲所示的螺旋测微器测小球的直径时，他应先转动________到F靠近小球，再转动________到F夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动________使F固定后读数（填仪器部件字母符号）。正确操作后，螺旋测微器的示数如图乙所示，则小球的直径是________mm。
解析 用螺旋测微器测小球直径时，先转动粗调旋钮D使测微螺杆F靠近被测小球，再转动微调旋钮H使测微螺杆F夹住小球，直到棘轮发出声音为止，拨动止动旋钮G使F固定后读数，读数为6.5 mm＋20.0×0.01 mm＝6.700 mm。
答案 D H G 6.700核心素养
科学探究
科学态度与责任
1．能提出并准确表述在实验中可能遇到的物理问题；
2．能设计实验方案与实验步骤，能选用游标卡尺、螺旋测微器等实验器材进行实验；
3．能记录并分析实验数据、测得相关长度；
4．能撰写完整的实验报告，在报告中能呈现设计的实验方案、实验步骤、实验表格，以及数据分析过程和实验结论，能进行反思与交流；
5．提升实验器材的选择和使用能力、测量数据的读取能力。
能认识物理测量的精度依赖于实验器材，测量是有误差的。
刻度格数
（分度）
刻度总长度
1 mm与每小格的差值
精确度（可精确到）
10
9 mm
0.1 mm
0.1 mm
20
19 mm
0.05 mm
0.05 mm
50
49 mm
0.02 mm
0.02 mm
空心圆筒
内径
外径
深度
1
2
3
平均值
大头针
直径
1
2
3
平均值