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游标卡尺教学探讨
江西省新余四中 钟俊敏 338031
zhongjunmin100@sohu.com
摘要:本文通过游标卡尺发展演变，解剖其结构原理，分析其测微方法，探讨游标卡尺教学新途径。
游标卡尺是测量长度的精密工具，是高中学生必须掌握的测量仪器。游标卡尺既是高中物理教学重点和热点，更是教学的难点，在高考试题中，几乎每两年出现一次，而学生的得分率却很低，如93年考查的20分度游标卡尺得分率只有6%;实际使用...
游标卡尺教学探讨 江西省新余四中 钟俊敏 338031 zhongjunmin100 ...
游标卡尺教学探讨
江西省新余四中 钟俊敏 338031
zhongjunmin100@sohu.com
摘要:本文通过游标卡尺发展演变，解剖其结构原理，分析其测微方法，探讨游标卡尺教学新途径。
游标卡尺是测量长度的精密工具，是高中学生必须掌握的测量仪器。游标卡尺既是高中物理教学重点和热点，更是教学的难点，在高考试题中，几乎每两年出现一次，而学生的得分率却很低，如93年考查的20分度游标卡尺得分率只有6%;实际使用时学生往往不知所措，这与素质教育的要求很不相符。教材将游标卡尺安排在高一上学期学习，学生在初中学习了“用刻度尺测量物体的长度”，知识上有一定的基础，但思维上有较大的跨度。教材在介绍了游标卡尺的构造、原理后，通过测量纸片的厚度得出:“被测薄片的厚度不超过1毫米时，游标尺上第几条线与主尺的某一刻线重合，就表示薄片的厚度是零点几毫米。”没有展开叙述，学生对此难以理解，这正是教学的难点～如何突破这一教学维点,关键在于理解游标卡尺的测量原理------示差法。理解了这一点，读数就迎刃而解了。
一:降低起点，顺利导入新课
初中学习了用刻度尺测量物体长度的方法，请
同学们再思考:如何更多准确地测出一个圆柱体的
直径,
学生:利用两块三角板配合一把直尺，其读数
为D=X,X(如图1示)。 21
教师:其缺点是:两处都有读数误差～如何减
少测量误差,
学生思考讨论后:将其中一把尺固定在0刻度
(如图2示)，D=X，只有一处有读数误差。 1
教师:很三角板加以改造使之可以在直尺上滑
动，测量更加方便。若三角板上再固定一把附加尺，
还有其它用途(如图3示)。
学生:好办法～附加尺有何作用呢,
教师:再加以改造可以进行多功能测量(如
图4示)。这就是今天要学习的游标卡尺，顺利导
出新课。
二、因势利导，指明思路
测量的实质比较。用刻度尺测物体的长度，就将被测物体和刻度尺比较，从而得出物体长度的数值。学生在初中学过用刻度尺测物体的长度，但精确度不高，只能准确到1毫米，拟从提高精确度导入游标卡尺的原理。
教师:分别用最小刻度是1厘米和1毫米的刻度尺测同一物体的长度，精确度各是多少,哪种更精确,要想进一步提高精确度，该怎么办,
学生:毫米刻度尺更精确;可将1毫米再分成10等份来的高精确度。
教师:理论上可以，但实际上由于人眼分辩率的限制，读数时无法辩认，这种方法不能有效地提高测量的精确度。那么，能否想出提高精确度的其它办法呢,
启发:能否将1毫米刻在另一把尺上，“放大”来看,如果能，又如何来读数,学生积极思考，激发了求知欲。
三、探讨测微原理，找出读数规律
从实物(或模型)上认识了游标卡尺。如课本图实—2(重画于图5)，当左右测量爪重合时，游标尺的零刻线与主尺上的零刻线对齐，此时只有游标尺上的第十条刻线与主尺上的第九条对齐，其它均不对齐。主尺上每一小格宽度为1毫米，
游标尺上有10个小格(这种游标尺称为10分游标)，将主
尺上9格(即9毫米)分成10等份，故游标尺上的每一小
格为主尺上的9/10，即0.9毫米，这样游标尺上每一小格
比主尺的每一小格相差0.1毫米。主尺和游标尺上对应的一
等份差值，叫精确度(用K表示)，它体现了测量的准确程度，游标卡尺正是利用主尺和游标尺上每一小格之差，来达到提高精确度的目的，这种方法叫示差法。
如图6为游标卡尺测量某物体长度的示意图，此时游标尺上的第六条刻线与主尺上的某一条对齐，则被测物体的长度(即两个0刻线之间的距离)为:
ΔL=L–L=6 mm-6×(9/10)mm=6×(1/10)mm=6×0.1mm dcbc
即:ΔL=6×精确度=6K
同理:当游标上第n条与主尺上的某一条刻线对齐时，被
测物体的长度为:
ΔL=L–L=nmm-n×(9/10)mm=n×(1/10)mm=n×0.1mm dcbc
即:ΔL=n×精确度=nK
这就是教材上“被测薄片的厚度不超过1毫米时，游标尺上第几条线与主尺的某一刻线
重合，就表示薄片的厚度是零点几毫米。”的来历，这样导出易于理解。
游标测微原理就是利用游标分度与主尺分度的微小差异，把微小量累积起来进行对比而判定读数的。如图7是用游标卡尺测物体ab
长度的示意图，物体ab的长度即两个零刻度
之间的长度，也就是两个测量爪之间的长度。
测量时物体的a端与主尺的零刻线对齐，b端
在主尺的第七与第八条刻线之间，显然，物体
的长度比主尺的七格多ΔL。将游标的零刻线
与被测物体的b端紧密接触，查得游标的第六条刻线与主尺上的刻线对齐，故物体的长度为:L=L+nK=7mm–6×0.1mm=7.6mm，即主尺上的读数L加上游标上的读数nK。 00
读数规律:整毫米数由主尺上读出，小于1毫米的数从游标尺上读出。公式L=L+nK中，0对10分游标K取1/10毫米(即0.1毫米);对20分游标K取1/20毫米(0.05毫米);对50分游标K取1/50毫米(即0.02毫米)。
学生:将一定长度的游标尺分得等分越多，精确度越高,
教师:对50分度的游标，在判定游标尺上哪一条与主尺上某一条对齐时，巳经很费劲了。似乎不止一条对齐了，此时只能根据经验估计哪一条对得较齐，就巳经有估读了，故按上述规律读数时不再估读了。
四、巩固提高，加深拓宽
对照教材上的几幅图(课本实图—3、实图—4),练习20分游标和50分游标的读数。
思考:由测量结果42.7毫米推算出游标上的第几条刻线与主尺上的哪条刻线对齐,
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