游標卡尺和螺旋測微器的零點修正.pdf

第 1 卷第 1期 太 原 師 范 學 院 學 報 自然科學版 2 0 0 2年 9月 J oI NA I OFTAI YUANT EA C HE R SC OL L EG E Na t u r a l S c i e n c eE d i t i o n Vl0 1 1 Se p t No 1 2 0 0 2 游標卡尺和 螺旋測 微器 的零點修正 任 麗英 忻州師范學院物理系 山西忻州0 3 4 o o o 摘 要 長 度 是 一 個 基 本 物 理 量 長度 測 量 是 物 理 測 量 的 基 礎(chǔ) 長度 測 量 是 大 學 物 理 實驗 的 基 礎(chǔ) 實驗 其 難 點 是 游 標 卡 尺 和 螺 旋 測微 器 的 零 點 修 正 正 確 地 對 游 標 卡 尺 和 螺 旋 測微 器 進 行 零 點 修 正 依 賴 于 對 游 標 卡 尺 和 螺 旋 測微 器 的 結(jié)構(gòu) 特 點 和 讀 數(shù) 原 理 的 深 刻 理 解 關(guān) 鍵 詞 零 點修 正 刻 度 線 分 度 4 J r 讀 數(shù) 準 線 文 章 編 號 1 6 7 2 2 0 2 7 2 0 0 2 0 1 0 0 9 1 0 4 中圖 分 類 號 04 3 4 文獻 標 識 碼 A 長 度是 一個基本物理量 許 多其他 的物理量 常?；癁?長度量 進行測量 長度測 量是 物理測 量 的基礎(chǔ) 物 理實驗中常用的長度測量儀器是米尺 游標卡尺 螺旋測微器等 由于許多測量儀器的長度或角度等讀數(shù)部 分常常采用米尺刻度或根據(jù)游標卡尺 螺旋測微器等原理構(gòu)成 因而學習使用這些儀器 掌握它們的構(gòu)造特 點 讀數(shù)原理和零點修正 在實驗中具有普遍意義 其中米尺 游標卡尺 螺旋測微器的構(gòu)造特點和讀數(shù)原理 在一般 的實驗 教材 中都有詳 盡的敘述 學生在 中學 已經(jīng)學 過一些 有一定 的基礎(chǔ) 掌握起來 不算 困難 米尺 的 零點修 正 比較簡單 日常生 活中經(jīng)常用到 學生也容易掌握 但游標 卡尺和螺旋測微器 的零 點修正 學生既沒 有 中學 的基 礎(chǔ) 日常生活 中又不用 一般 的實驗教 材敘 述也 少 因此 游標 卡 尺和 螺旋 測微 器 的零 點修 正 問 題 就成 為長度測量實驗 的難 點所在 零點修正是指 在測量 開始 以前 先對零點進 行讀數(shù) 設 為 Lo L0可 以為正 也 可 以為負 再設 未作零 點 修正前 的讀數(shù) 為 L 則待測量 的值 L 為 L L1一 L0 1 如何 正確確定游 標卡尺和螺 旋測 微器 的零 點讀 數(shù) 通 過分 析游 標 卡尺 和螺旋 測微 器 的結(jié) 構(gòu)特 點 和讀數(shù) 原 理 可 以得 到正確答案 現(xiàn)分述如下 1 游標卡尺的零點讀數(shù) 1 1 游標 卡尺 的結(jié)構(gòu)特 點 在普 通的米 尺上 附加一個 有刻度 的可 以滑 動的小尺 就成 為游標 卡尺 米 尺稱為 主尺 與 內(nèi)外量 爪 的左 爪部分相聯(lián) 小 尺稱 為游標 與 內(nèi)外量爪 的右 爪部分相聯(lián) 游 標上 P個 分格 的總長 與主尺上 P一1 個分格 的 總長相 等 設 Y代表主尺上 一個分格 的長度 z代表游標上 一個分格 的長度 則有 p x 一1 于是 主尺與游標 每個分格 的差值是 Y z y p 1 2 游標 卡尺 的讀數(shù)原理 常見 的游標有 十分游標 P 1 0 二 十分游標 P 2 0 和五 十分游 標 P 5 0 現(xiàn) 以十分游 標為 例說 明 游標卡尺 的讀數(shù) 原理 十分 游標是 把主尺 上的 9分格等分為游 標上 的 1 0分格 主尺上一分格 長度是 Y 1 mm 游 標上 一分格 收稿 日期 2 0 0 2 0 8 2 6 基金項 目 忻州師范學院科研基金資助項 目 忻州師范學院文件院政字 2 o o 1 4 2 作者 簡介 任麗 英 1 9 6 9一 女 山西 忻州 人 忻 州 師范學 院物 理系講 師 從 事 物理教 學與 研究 維普資訊 太 原 師 范 學 院 學 報 自然科學版 第 1卷 長度是 z 0 9 IT IIT I 主尺與游標每個分格的差值是 Y z 0 1 m l n 當兩量爪合攏時 游標上的 0 線 與主尺上的 0 線重合 游標上第一條刻度 線在主尺第 一條 刻度線 的左 邊 0 1 I T I IT I 處 游 標上 第 二條刻 度線 在主尺第二條刻度 線的左邊 0 2 mm處 如果在兩量爪間放入一張厚度為 0 1 IT Lr n的紙片 與右量爪相聯(lián)的游標就要向右移動 0 1 IT k r n 這時 游 標上的第一條線與主尺的第一條線重合 而游標上所有其它各條線都不與主尺上任一條刻度線重合 如果紙 片厚 0 2 m l n 游標就要向右移動 0 2 m l n 游標上的第二條線與主尺的第二條線重合 依此類推 反過 來講 如果游標上的第三條線與主尺的刻度線重合 紙片的厚度就是 0 3 mm 因此 十分游標能讀準的最小數(shù)值 即十分游標的分度值 是主尺的刻度值與游標的刻度值之差 6 x 0 1 IT I IT I 同理 二十分游標的分度值為 如 0 0 5 IT Lr r i 五十分游標的分度值為 缸 0 0 2 r l llT 1 需要強調(diào)的是 游標只給出毫米以下的讀數(shù) 毫米以上的讀數(shù)要從游標 0 線在主尺上的位置讀 出 當測 量的長度大于 1 m l n時 應先從游標尺 0 線在主尺的位置讀出毫米的整數(shù)位 再從游標上讀出毫米的小數(shù) 位 用游標 尺測量 長度 L 的普遍表達式為 L k y z k是游標 的 0 線 所在 處 主尺上刻 度 的整 毫米數(shù) z 是游 標 的第 z 條線 與主尺 的某一 條線重合 Y 1 ran 3 m 3 x給 出的是游標尺 的 O 線 與主尺上游 標 的 0 線 所 在處 主尺 上刻度的整毫米數(shù)之間的間隔 圖一所示的情況 k 2 1 2 4 6 0 0 2 I T I IT I L 2 1 4 8 mm 2 1 4 8 c m 1 3 游標卡尺的零點讀數(shù) 圈一 主 尺 辯 在使用過程中 游標卡尺不可避免地要受到磨損 從而兩量爪合攏時 游標尺的 O 線與主尺的 O 線并 不重合 因此 用游標尺測量以前 應先把兩量爪合攏 檢查游標尺的 0 線與主尺的 O 線是否重合 如不重 合 應記下零點讀數(shù) 加以修正 待測量的長度 L為 L L1一 L0 L 1 為未作零點修正前的讀數(shù)值 L 0 為零點讀數(shù) L0 可以為正 也可以為負 若兩量爪合攏后 游標尺的 0 線位于主尺的 0 線的右方 主尺 上游 標的 0 線所在處 主尺上刻度 的整毫米數(shù)是 0 普遍表達式 L k y z 如 中 k 0 零點讀數(shù) L 0 為 Lo z O 5 1 o mm l l I I l I I l l l I l l I I l 游 主尺 這里 L0為正 z 給出的是游標 尺 的 0 線 與 主尺上 的 0 線 之 間 的 間隔 圖二所示 的情 況 z 2 8 x 0 1 mm Lo 0 2 ml n 圈二 若兩量爪合攏后 游標尺的 0 線位于主尺的 0 線 的左方 主尺上游標的 0 線所在處主尺上刻度的整 毫米數(shù)是位于主尺的 0 線的左方的第一根刻度線 一1 普遍表達式 L k y z 中 k 一1 零點讀數(shù) L0 為 Lo 一 1 n d x 這里 L0為負 n S x給出的是游標 尺 的 0 線與 主尺上 的 一1 線 之 間的間隔 將 y P代入零 點讀數(shù) L0的表達式 L0 一1 n d x 得到 尺 圈三 Lo 一 P一 z y P 一 P一 z 8 x 一n d x 這里的 z 是從游標上的最后一根刻度線向左數(shù)的與主尺刻度線對齊的游標上的刻度線序數(shù) 實際測量 中 這種方法更為方便 圖三所示的情況 用兩種方法分別讀數(shù)為 1 z 8 d x 0 1 I T l l n L0 一1 0 8 mm 一0 2 I T l l n 2 z 2 d x 0 1 I T L r n L0 一0 2 I T l l n 維普資訊 第 1期 任麗英 游標卡尺和螺旋測微器的零點修正 2螺旋 測 微 器 的 結(jié)構(gòu) 特 點 螺旋測微器結(jié)構(gòu)的主要部分是一微動螺旋桿 螺距是 0 5 I n l n 因此 當螺旋桿旋轉(zhuǎn)一周時 它沿軸線方 向前 進 0 5 rai n 螺旋桿和螺旋 柄相連 螺 旋柄上 附有 微分筒 共有 5 0個 等分 格 當螺 旋桿 沿軸 線 方 向前進 0 5 5 0 n l l Y l 0 0 1 rai n時 螺旋柄 上的刻度轉(zhuǎn)過一分 格 因此 螺旋測微 器的分度值是 0 0 1 mm 3螺旋 測 微 器 的讀 數(shù) 原 理 使用螺旋測微 器測量 物體 的長度 時 先從 固定標 尺上讀 出整格 數(shù) 即螺旋 桿轉(zhuǎn) 動 的整 圈數(shù) 再 由螺 旋柄 圓周上的刻度讀出不足一圈的部分 這里要估讀一位 讀到 0 0 0 1 r f U T t 這一位 然后兩者相加 即得被測物體 的長度 用 螺旋測微器測 量長度 L 的普遍表達式為 L 0 5 0 0 1m 0 0 0 1 2 k是固定標尺上讀出的整格數(shù) m 是螺旋柄圓周上讀 出的整格數(shù) 是螺旋柄 圓周上估讀的不足一格 的格數(shù) 0 0 1 m 0 0 0 1 給 出的是 固定標 尺上顯示 出的最后一 根刻度線 與 固定 標尺 的讀 數(shù) 準線之 間的 間 隔 圖四所示的情況 k 1 1 優(yōu) 1 5 n 0 讀數(shù)為 5 6 5 0 I 13 1 I1 圖五所示的情況 k 1 0 優(yōu) 1 5 n 0 讀數(shù) 為 5 1 5 0 I T l l n 圖四 固五 4螺旋測微器的零點讀數(shù) 用螺旋測微器進行測量時 應輕輕轉(zhuǎn)動棘輪旋柄推進螺桿 聽到喀喀的聲音時 停止推進螺桿 進行讀 數(shù) 由于不 同的人 推進 螺桿 的程度 不 同 即使 是新 的螺 旋測微 器 也應 該進 行零 點修 正 方法是 在測量 以 前 輕輕轉(zhuǎn) 動棘輪旋柄推 進螺桿 聽到喀喀 的聲音 時 停止 推進螺 桿 檢 查 固定標尺 的 0 線 是否 與 固定標 尺 的讀數(shù)準線重合 若不重合 記下零點讀數(shù) L 0 設未作零點修正前的讀數(shù)為 L 則待測量的長度 L為 L L 1一 L0 1 若 固定標尺 的 0 線位于 固定標 尺的讀 數(shù)準線左 側(cè) 這 時固定標 尺上顯示 出的最 后一根刻度線是 固定標 尺 的零線 上述 普遍表達式 L 0 5 k 0 0 1 m 0 0 0 1 n中 k 0 零點讀數(shù) L0 為 L0 0 01 m 0 0 0 1 這里 L0為正 0 0 1 m 0 0 0 1 n 給 出的是 0 刻 度線與 固定標 尺 的讀 數(shù)準線之 間的間隔 右 面圖六所示 的情況 m 5 r t 7 L0 0 0 5 7 I n l n 這種情 況下 圓周零 線位于其讀數(shù) 準線 的下方 故有 的書上說 下正 若固定標尺的 0 線位于固定標尺的讀數(shù)準線右側(cè) 這時固定標尺上顯 示 出的最 后一根刻度線是 位于 固定標 尺 的 0 線左 方 的第 一根 刻 度線 一 l 刻度線 上述 普遍表達式 L 0 5 k 0 0 1 m 0 0 0 1 中 k 一l 零 點讀數(shù) L0為 L0 一 0 5 0 0 1 m 0 0 01 啕 咀 圈六 圈七 這里 L0 為負 0 0 1 m 0 0 0 1 n 給出的是 一1 刻度線 與 固定標 尺 的讀 數(shù)準 線之 間 的間隔 圖七 所示 的情 維普資訊 太 原 師 范 學 院 學 報 自然科學版 第 1卷 況 m 4 5 7 L 0 一0 5 0 4 5 0 0 0 7 r n lT l 一0 0 4 3 r l L r n 這 種情況 下 圓周 零線 位于 其讀 數(shù)準線 的上方 故 有 的書上說 上負 無論 哪種測 量儀器 零點修正 的關(guān)鍵 是對 零點進行正確 的讀數(shù) 而能夠 對零點進行 正確 的讀數(shù) 又依 賴 于對儀器結(jié) 構(gòu)特點和讀數(shù)原 理的深刻理解 因此在學 習使用測 量儀器 時 一定先要 明 白儀器 的測量 原理和使 用方法 這是測量 必不可少 的一步 參考 文獻 1 林抒 龔鎮(zhèn)雄 普通物理實驗 M 北京 人 民教育出版社 1 9 8 1 4 3 5 0 2 曾貽偉 龔德純 王書穎 汪順義 普通物理實驗教程 M 北京 北京師范大學出版社 1 9 8 9 4 5 4 9 Ze r o Poi nt Co r r e c t i o n o f Ve r ni e r Ca l i pe r a nd M i c r o m e t e r Re n Li y i ng De p a r e n t 0 f P h y s i c s Xi n z h o u T e a c h e r s C o l l e g e Xi n z h o u 0 3 4 0 0 0 C l n a Ab s t r a c t L e ng t h i s fl f u n d a me n t a l p h y S i c a l u n i t a n d i t s me a s u r e me n t i s t h e b a s i c e x p e r i me n t o f p h y s i c a l me a s u r e me n t Le n g t h M e a s u r e me n t i s t h e b a