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游标卡尺的使用是高中物理教学的重要内容,也是教学的难点。在整个高中阶段涉及游标卡尺使用的只有几处,间隔时间又较长,所以每次使用都应尽量将读数方法复习一下以便巩固,并从游标卡尺的构造和读数原理上讲清楚,使学生会使用各种精度的卡尺。
1 清楚游标卡尺的构造和读数原理(以0.1毫米游标卡尺为例)
1.1 握尺
使学生每人拿起一把游标卡尺,教怎样拿尺:两手分工,右手4指将尺平握,右手食指操作止动旋钮,拇指抵住拉手,推拉游标尺和测脚;左手拿被测物。
1.2 构造
右手握尺,食指松开止动旋钮,拇指推拉手,使测脚并拢,主尺、副尺零零相对。观察游标尺上的10个格对应主尺上多少毫米?19毫米。一个格的长度是多少毫米?1.9毫米。它比主尺上的2毫米少0.1毫米。若使游标尺零右边第一条刻线与主尺上2毫米刻线对齐,主、副尺零零间隔是0.1毫米,这0.1毫米就是这种尺的最小刻度值。再举0.05毫米、0.02毫米游标卡尺刻度讲解也是一样。
若使游标尺零右边第三刻线与主尺的6毫米刻线对齐,则6毫米减3个1.9毫米得0.3毫米,被测物长0.3毫米。即被测物长不足1毫米时,游标尺零右的第几刻线与主尺刻线对齐,被测物长就是几乘最小刻度值毫米数。
若被测物长多于1毫米,比如是3毫米多,不足4毫米,多出的一点,就从游标尺上读。假如零右第六刻线与主尺某刻线对齐,多出的一点就是6×0.1毫米=0.6毫米,加上整毫米数就是3.6毫米,即:读数=整毫米数 游标尺示数×最小刻度值(单位)
2 观察衍射现象
2.1 用游标卡尺观察光的单缝衍射
先将测脚的缝宽调到0.1毫米,使尺的背面朝向自己,缝与点亮的日光灯管平行,一只眼从缝处观察灯管,上下移缝的位置,直至观察的衍射条纹最宽、最清晰为止。先观察灯管上方的衍射条纹,明暗相间。看明亮部分,红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的排列顺序,是从上至下还是从下至上?从上至下。而灯管下放的彩色条纹,从红到紫的排列顺序呢?从下至上。
2.2 衍射角与折射角的比较
如图1所示,一束光经三棱镜折射,红光折射角最小,紫光折射角最大。如图2所示,一束光经单缝衍射,紫光衍射角最小,红光衍射角最大,与折射正相反。
2.3 改变缝宽观察衍射
依次将缝宽调到0.2毫米、0.3毫米、0.4毫米……观察,观察的结果是随着缝的加宽,衍射条纹变密、变窄、变少,现象越来越不明显,直至0.7毫米左右看不见了。
通过以上教学,学生从根本上掌握了游标卡尺的读数方法,也从道理上掌握了单缝衍射的理论。
1 清楚游标卡尺的构造和读数原理(以0.1毫米游标卡尺为例)
1.1 握尺
使学生每人拿起一把游标卡尺,教怎样拿尺:两手分工,右手4指将尺平握,右手食指操作止动旋钮,拇指抵住拉手,推拉游标尺和测脚;左手拿被测物。
1.2 构造
右手握尺,食指松开止动旋钮,拇指推拉手,使测脚并拢,主尺、副尺零零相对。观察游标尺上的10个格对应主尺上多少毫米?19毫米。一个格的长度是多少毫米?1.9毫米。它比主尺上的2毫米少0.1毫米。若使游标尺零右边第一条刻线与主尺上2毫米刻线对齐,主、副尺零零间隔是0.1毫米,这0.1毫米就是这种尺的最小刻度值。再举0.05毫米、0.02毫米游标卡尺刻度讲解也是一样。
若使游标尺零右边第三刻线与主尺的6毫米刻线对齐,则6毫米减3个1.9毫米得0.3毫米,被测物长0.3毫米。即被测物长不足1毫米时,游标尺零右的第几刻线与主尺刻线对齐,被测物长就是几乘最小刻度值毫米数。
若被测物长多于1毫米,比如是3毫米多,不足4毫米,多出的一点,就从游标尺上读。假如零右第六刻线与主尺某刻线对齐,多出的一点就是6×0.1毫米=0.6毫米,加上整毫米数就是3.6毫米,即:读数=整毫米数 游标尺示数×最小刻度值(单位)
2 观察衍射现象
2.1 用游标卡尺观察光的单缝衍射
先将测脚的缝宽调到0.1毫米,使尺的背面朝向自己,缝与点亮的日光灯管平行,一只眼从缝处观察灯管,上下移缝的位置,直至观察的衍射条纹最宽、最清晰为止。先观察灯管上方的衍射条纹,明暗相间。看明亮部分,红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的排列顺序,是从上至下还是从下至上?从上至下。而灯管下放的彩色条纹,从红到紫的排列顺序呢?从下至上。
2.2 衍射角与折射角的比较
如图1所示,一束光经三棱镜折射,红光折射角最小,紫光折射角最大。如图2所示,一束光经单缝衍射,紫光衍射角最小,红光衍射角最大,与折射正相反。
2.3 改变缝宽观察衍射
依次将缝宽调到0.2毫米、0.3毫米、0.4毫米……观察,观察的结果是随着缝的加宽,衍射条纹变密、变窄、变少,现象越来越不明显,直至0.7毫米左右看不见了。
通过以上教学,学生从根本上掌握了游标卡尺的读数方法,也从道理上掌握了单缝衍射的理论。