馮鵬 荊利莉

高中長度測量儀器主要以毫米刻度尺、游標(biāo)卡尺及螺旋測微器為主，其中高中恒定電流實(shí)驗(yàn)中測量導(dǎo)線的直徑等多數(shù)情況會(huì)應(yīng)用游標(biāo)卡尺及螺旋測微器，所以二者也是高考重點(diǎn)考察的實(shí)驗(yàn)讀數(shù)儀器.根據(jù)本人的研究及在其他資料和網(wǎng)上資料的介紹，我總結(jié)了關(guān)于游標(biāo)卡尺及螺旋測微器的正確使用方法.希望能對(duì)高中一線教師的教學(xué)有所幫，對(duì)高中生的學(xué)習(xí)有所指導(dǎo).

1 游標(biāo)卡尺

1.1 結(jié)構(gòu)（圖1）

1.2 作用

利用內(nèi)測量爪可以測量槽的寬度和管的內(nèi)徑，利用外測量爪可以測量零件的厚度和管的外徑.深度尺與游標(biāo)尺連在一起，可以測槽和筒的深度.

1.3 游標(biāo)卡尺的使用方法

將量爪并攏，查看游標(biāo)和主尺身的零刻度線是否對(duì)齊.如果對(duì)齊就可以進(jìn)行測量.測量時(shí)，右手拿住尺身，大拇指移動(dòng)游標(biāo)，左手拿待測外徑（或內(nèi)徑）的物體，使待測物位于外測量爪之間，當(dāng)與量爪緊緊相貼時(shí)，即可讀數(shù).

1.4 刻度尺

常用刻度尺的最小刻度為1 mm.用刻度尺測量物體的長度時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

（1）刻度線緊貼被測物，眼睛正對(duì)刻度線讀數(shù)，以避免視差.

（2）為防止因端頭磨損而產(chǎn)生誤差，常選擇某一刻度線為測量起點(diǎn)，測量的長度等于被測物體的兩個(gè)端點(diǎn)在刻度尺上的讀數(shù)之差.

（3）毫米以下的數(shù)值要估讀一位，估讀最小刻度值的1/10.

（4）測量精度要求高時(shí)，要進(jìn)行重復(fù)測量后取平均值.可用“累積法”測細(xì)金屬絲的直徑或一張白紙的厚度.

1.5 游標(biāo)卡尺原理

（1） 10分度游標(biāo)卡尺的原理（圖2）

主尺的最小分度是1 mm，游標(biāo)尺上有10個(gè)小的等分刻度它們的總長等于9 mm，每格0.9 mm，因此游標(biāo)尺的每一分度與主尺的最小分度相差0.1 mm，當(dāng)左右側(cè)腳合在一起，游標(biāo)的零刻度線與主尺的零刻度線重合時(shí)，只有游標(biāo)的第10條刻度線與主尺的9 mm刻度線重合，其余的刻度線都不重合.游標(biāo)的第一條刻度線在主尺的1 mm刻度左邊0.1 mm處，游標(biāo)的第二條刻度線在主尺的2 mm刻度左邊0.2 mm處，等等.

游標(biāo)的第幾條刻度線與主尺的刻度線重合，就是零點(diǎn)幾毫米.

（2） 20分度游標(biāo)卡尺的原理

主尺的最小分度是1 mm，游標(biāo)尺上有20個(gè)小的等分刻度它們的總長等于19 mm，每格0.95 mm，因此游標(biāo)尺的每一分度與主尺的最小分度相差0.05 mm，當(dāng)左右側(cè)腳合在一起，游標(biāo)的零刻度線與主尺的零刻度線重合時(shí)，只有游標(biāo)的第20條刻度線與主尺的19 mm刻度線重合，其余的刻度線都不重合.游標(biāo)的第一條刻度線在主尺的1 mm刻度左邊0.05 mm處，游標(biāo)的第二條刻度線在主尺的2 mm刻度左邊0.1 mm處，等等.

游標(biāo)的第n條刻度線與主尺的刻度線重合，就是0.05×n毫米.

（3） 50分度游標(biāo)卡尺

主尺的最小分度是1 mm，游標(biāo)尺上有50個(gè)小的等分刻度它們的總長等于49 mm，每格0.98 mm，因此游標(biāo)尺的每一分度與主尺的最小分度相差0.02 mm， 當(dāng)左右側(cè)腳合在一起，游標(biāo)的零刻度線與主尺的零刻度線重合時(shí)，只有游標(biāo)的第50條刻度線與主尺的49 mm刻度線重合，其余的刻度線都不重合.游標(biāo)的第一條刻度線在主尺的1 mm刻度左邊0.02 mm處，游標(biāo)的第二條刻度線在主尺的2 mm刻度左邊0.04 mm處，等等.

游標(biāo)的第n條刻度線與主尺的刻度線重合，就是0.02×n毫米.

（4） 如何快速找到“游標(biāo)尺上與主尺重合的刻線”？

先按照一般刻度尺的讀數(shù)方法估讀一個(gè)不足1 mm的數(shù)，再根據(jù)這個(gè)數(shù)到游標(biāo)尺上相應(yīng)位置去找.20、50分度游標(biāo)尺很容易出現(xiàn)“同時(shí)有兩條刻線與主尺對(duì)準(zhǔn)”的情況，讀數(shù)時(shí)應(yīng)選“對(duì)得更準(zhǔn)”的一條.讀數(shù)不需要估讀到分度值的下一位.（“游標(biāo)主尺的讀數(shù)是準(zhǔn)確值，用游標(biāo)估計(jì)的數(shù)字也是準(zhǔn)確的.米尺估讀的最后一位數(shù)帶有主觀判斷，是可疑的，屬于不準(zhǔn)確數(shù)”）.

小結(jié)：游標(biāo)卡尺的讀數(shù)=主尺讀數(shù)+游標(biāo)讀數(shù)×精度

步驟：①判斷精度；②讀出主尺上的讀數(shù).（以mm位單位后再轉(zhuǎn)化為cm） 在主尺上讀數(shù)時(shí)，一定要讀游標(biāo)零刻線左邊最近的主尺刻度線的值；③讀游標(biāo)上的讀數(shù).（不需要估讀）.

注：①精度：線度/分度.如10分度的精度為0.1mm，20分度的精度為0.05mm，50分度的精度為0.02 mm.

②末尾的零不能隨便省去.

③10分度的游標(biāo)卡尺的讀數(shù)應(yīng)有1位小數(shù)（以mm為單位）；20和50分度的游標(biāo)卡尺的讀數(shù)應(yīng)有兩位小數(shù)（以mm為單位）；由mm換算到其他單位時(shí)小數(shù)不要變，如15.0 mm=1.50 cm.

④10分度卡尺，讀數(shù)的末位（10-1 mm ）可以是0～9中的數(shù)字；20分度卡尺，讀數(shù)的末位（10-2 mm）只能是0或5；50分度卡尺讀數(shù)的末位（10-2 mm）可以是0、2、4、6、8中的數(shù)字.

1.6 游標(biāo)卡尺的保管及注意事項(xiàng)

（1）游標(biāo)卡尺是比較精密的測量工具，要輕拿輕放，不得碰撞或跌落地下.使用時(shí)不要用來測量粗糙的物體，以免損壞量爪，不用時(shí)應(yīng)置于干燥地方防止銹蝕.

（2）測量時(shí)，應(yīng)先擰松緊固螺釘，移動(dòng)游標(biāo)不能用力過猛.兩量爪與待測物的接觸不宜過緊.不能使被夾緊的物體在量爪內(nèi)挪動(dòng).

（3）讀數(shù)時(shí)，視線應(yīng)與尺面垂直.如需固定讀數(shù)，可用緊固螺釘將游標(biāo)固定在尺身上，防止滑動(dòng).

（4）實(shí)際測量時(shí)，對(duì)同一長度應(yīng)多測幾次，取其平均值來消除偶然誤差.

（5）游標(biāo)卡尺使用完畢，用棉紗擦拭干凈.長期不用時(shí)應(yīng)將它擦上黃油或機(jī)油，兩量爪合攏并擰緊緊固螺釘，放入卡尺盒內(nèi)蓋好.

（6）不可以用游標(biāo)卡尺量度粗糙物體以免損傷側(cè)角.

2 螺旋測微器

螺旋測微器的工作原理：螺旋測微器又名千分尺，它是一種測量長度的儀器（圖4）.

2.1 原理和使用

螺旋測微器是依據(jù)螺旋放大的原理制成的，即螺桿在螺母中旋轉(zhuǎn)一周，螺桿便沿著旋轉(zhuǎn)軸線方向前進(jìn)（順時(shí)針）或后退（逆時(shí)針）一個(gè)螺距的距離.因此，沿軸線方向移動(dòng)的微小距離，就能用圓周上的讀數(shù)表示出來.螺旋測微器的精密螺紋的螺距是0.5 mm，可動(dòng)刻度有50個(gè)等分刻度，可動(dòng)刻度旋轉(zhuǎn)一周，測微螺桿可前進(jìn)或后退0.5 mm，因此旋轉(zhuǎn)每個(gè)小分度，相當(dāng)于測微螺桿前進(jìn)或后退這0.5/50=0.01 mm.可見，可動(dòng)刻度每一小分度表示0.01 mm，所以以螺旋測微器可準(zhǔn)確到0.01 mm，即精度為0.01 mm.由于還能再估讀一位，可讀到毫米的千分位，故又名千分尺.

2.2 螺旋測微器使用注意事項(xiàng)

（1）轉(zhuǎn)動(dòng)保護(hù)旋鈕K′不可太快，否則由于慣性會(huì)使接觸壓力過大使被測物變形，造成測量誤差，更不可直接轉(zhuǎn)動(dòng)大旋鈕去使測桿夾住被測物，這樣往往壓力過大使測桿上的精密螺紋變形，損傷量具.

（2）被測物表面應(yīng)光潔，不允許把測桿固定而將被測物強(qiáng)行卡入或拉出，那會(huì)劃傷測桿和測砧的經(jīng)過精密研磨的端面.

（3）輕拿輕放，防止掉落摔壞.

（4）用畢放回盒中，存放中測桿P和測砧A不要接觸，長期不用，要涂油防銹.

2.3 讀數(shù)

讀數(shù)公式：測量讀數(shù)=固定刻度+半刻度+可動(dòng)刻度（+估讀位）

可動(dòng)刻度（+估讀位）=固定刻度的中心水平線與可動(dòng)刻度對(duì)齊的位置的讀數(shù)×0.01 mm

（1）看半刻度是否露出，固定刻度上的刻度值是以mm為單位；讀數(shù)時(shí)，特別要注意固定刻度上表示0.5 mm 的刻度線是否從“旋轉(zhuǎn)套”邊緣露出，避免少讀0.5 mm.可根據(jù)“可動(dòng)刻度”上“0”的位置來判斷：“0”在基準(zhǔn)線上方即未露出，“0”在基準(zhǔn)線下方即已露出.

（調(diào)零后，可動(dòng)刻度上0每轉(zhuǎn)一圈應(yīng)該與固定刻度或半刻度對(duì)齊）

（2）可動(dòng)刻度要估讀一位，小數(shù)點(diǎn)后應(yīng)保留三位有效數(shù)字（以mm做單位）.

（3）固定刻度上的最小刻度為0.5 mm（在中線的上側(cè)）；可動(dòng)刻度每旋轉(zhuǎn)一圈前進(jìn)（或后退）0.5 mm，即精密螺紋的螺距為0.5 mm，在可動(dòng)刻度的一周上平均刻有50條刻線，所以相鄰兩條刻線間代表0.01 mm.

如圖5讀數(shù)時(shí)，從固定刻度上讀取整、半毫米數(shù)，然后從可動(dòng)刻度上讀取剩余部分（因?yàn)槭?0分度，所以在最小刻度后應(yīng)再估讀一位，類似刻度尺估讀一位），再把兩部分讀數(shù)相加，得測量值，結(jié)果用毫米作單位.圖5中的讀數(shù)應(yīng)該是6.702 mm.

測量值=6.5+20.3×0.01 mm=6.703 mm（6.702 mm～6.704 mm均正確）

其中20.3中的0.3是估讀.

2.4 螺旋測微器的零誤差

當(dāng)螺旋測微器的兩小砧靠在一起時(shí)，如果尺的讀數(shù)不為零，則此時(shí)的讀數(shù)稱為它的零誤差. 如果可動(dòng)刻度的零刻度線在固定刻度的橫線上方，零誤差為正，在測量后的讀數(shù)中應(yīng)加上這個(gè)零誤差.如果可動(dòng)刻度的零刻度線在固定刻度橫線的下方，則零誤差為負(fù)，在測量后的讀數(shù)中應(yīng)減去這個(gè)零誤差.

2.5 注意事項(xiàng)

（1）測量前要檢查零點(diǎn)讀數(shù)，并對(duì)測量數(shù)據(jù)作零點(diǎn)修正.

（2）檢查零點(diǎn)讀數(shù)和測量長度時(shí)，切忌直接轉(zhuǎn)動(dòng)測微螺桿和微分筒，而應(yīng)輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)棘輪旋柄.

（3）測量完畢應(yīng)使測砧和測微螺桿留有間隙，以免因熱脹而損壞螺紋.

典型例題 某同學(xué)用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測量一薄的金屬圓片的直徑和厚度，讀出圖6中的示數(shù)，該金屬圓片的直徑的測量值為[CD#3]cm，厚度的測量值為[CD#3]mm.

解析 游標(biāo)卡尺是20分度的，可精確到0.05 mm，其主尺讀數(shù)為1.2 cm，游標(biāo)尺讀數(shù)為

8×0.005 cm=0.040 cm.所以金屬圓片直徑為1.240 cm.螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為

1.5 mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.183 mm，厚度測量值為1.683 mm.

答案 1.240 1.683

易誤警示 千分尺必須估讀，在高中階段不要求游標(biāo)對(duì)卡尺估讀.