游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的零點(diǎn)修正.pdf

第 1 卷第 1期 太 原 師 范 學(xué) 院 學(xué) 報(bào) 自然科學(xué)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(biāo)卡尺和 螺旋測(cè) 微器 的零點(diǎn)修正 任 麗英 忻州師范學(xué)院物理系 山西忻州0 3 4 o o o 摘 要 長(zhǎng) 度 是 一 個(gè) 基 本 物 理 量 長(zhǎng)度 測(cè) 量 是 物 理 測(cè) 量 的 基 礎(chǔ) 長(zhǎng)度 測(cè) 量 是 大 學(xué) 物 理 實(shí)驗(yàn) 的 基 礎(chǔ) 實(shí)驗(yàn) 其 難 點(diǎn) 是 游 標(biāo) 卡 尺 和 螺 旋 測(cè)微 器 的 零 點(diǎn) 修 正 正 確 地 對(duì) 游 標(biāo) 卡 尺 和 螺 旋 測(cè)微 器 進(jìn) 行 零 點(diǎn) 修 正 依 賴 于 對(duì) 游 標(biāo) 卡 尺 和 螺 旋 測(cè)微 器 的 結(jié)構(gòu) 特 點(diǎn) 和 讀 數(shù) 原 理 的 深 刻 理 解 關(guān) 鍵 詞 零 點(diǎn)修 正 刻 度 線 分 度 4 J r 讀 數(shù) 準(zhǔn) 線 文 章 編 號(hào) 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(hào) 04 3 4 文獻(xiàn) 標(biāo) 識(shí) 碼 A 長(zhǎng) 度是 一個(gè)基本物理量 許 多其他 的物理量 常?；癁?長(zhǎng)度量 進(jìn)行測(cè)量 長(zhǎng)度測(cè) 量是 物理測(cè) 量 的基礎(chǔ) 物 理實(shí)驗(yàn)中常用的長(zhǎng)度測(cè)量?jī)x器是米尺 游標(biāo)卡尺 螺旋測(cè)微器等 由于許多測(cè)量?jī)x器的長(zhǎng)度或角度等讀數(shù)部 分常常采用米尺刻度或根據(jù)游標(biāo)卡尺 螺旋測(cè)微器等原理構(gòu)成 因而學(xué)習(xí)使用這些儀器 掌握它們的構(gòu)造特 點(diǎn) 讀數(shù)原理和零點(diǎn)修正 在實(shí)驗(yàn)中具有普遍意義 其中米尺 游標(biāo)卡尺 螺旋測(cè)微器的構(gòu)造特點(diǎn)和讀數(shù)原理 在一般 的實(shí)驗(yàn) 教材 中都有詳 盡的敘述 學(xué)生在 中學(xué) 已經(jīng)學(xué) 過一些 有一定 的基礎(chǔ) 掌握起來 不算 困難 米尺 的 零點(diǎn)修 正 比較簡(jiǎn)單 日常生 活中經(jīng)常用到 學(xué)生也容易掌握 但游標(biāo) 卡尺和螺旋測(cè)微器 的零 點(diǎn)修正 學(xué)生既沒 有 中學(xué) 的基 礎(chǔ) 日常生活 中又不用 一般 的實(shí)驗(yàn)教 材敘 述也 少 因此 游標(biāo) 卡 尺和 螺旋 測(cè)微 器 的零 點(diǎn)修 正 問 題 就成 為長(zhǎng)度測(cè)量實(shí)驗(yàn) 的難 點(diǎn)所在 零點(diǎn)修正是指 在測(cè)量 開始 以前 先對(duì)零點(diǎn)進(jìn) 行讀數(shù) 設(shè) 為 Lo L0可 以為正 也 可 以為負(fù) 再設(shè) 未作零 點(diǎn) 修正前 的讀數(shù) 為 L 則待測(cè)量 的值 L 為 L L1一 L0 1 如何 正確確定游 標(biāo)卡尺和螺 旋測(cè) 微器 的零 點(diǎn)讀 數(shù) 通 過分 析游 標(biāo) 卡尺 和螺旋 測(cè)微 器 的結(jié) 構(gòu)特 點(diǎn) 和讀數(shù) 原 理 可 以得 到正確答案 現(xiàn)分述如下 1 游標(biāo)卡尺的零點(diǎn)讀數(shù) 1 1 游標(biāo) 卡尺 的結(jié)構(gòu)特 點(diǎn) 在普 通的米 尺上 附加一個(gè) 有刻度 的可 以滑 動(dòng)的小尺 就成 為游標(biāo) 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(biāo) 與 內(nèi)外量爪 的右 爪部分相聯(lián) 游 標(biāo)上 P個(gè) 分格 的總長(zhǎng) 與主尺上 P一1 個(gè)分格 的 總長(zhǎng)相 等 設(shè) Y代表主尺上 一個(gè)分格 的長(zhǎng)度 z代表游標(biāo)上 一個(gè)分格 的長(zhǎng)度 則有 p x 一1 于是 主尺與游標(biāo) 每個(gè)分格 的差值是 Y z y p 1 2 游標(biāo) 卡尺 的讀數(shù)原理 常見 的游標(biāo)有 十分游標(biāo) P 1 0 二 十分游標(biāo) P 2 0 和五 十分游 標(biāo) P 5 0 現(xiàn) 以十分游 標(biāo)為 例說 明 游標(biāo)卡尺 的讀數(shù) 原理 十分 游標(biāo)是 把主尺 上的 9分格等分為游 標(biāo)上 的 1 0分格 主尺上一分格 長(zhǎng)度是 Y 1 mm 游 標(biāo)上 一分格 收稿 日期 2 0 0 2 0 8 2 6 基金項(xiàng) 目 忻州師范學(xué)院科研基金資助項(xiàng) 目 忻州師范學(xué)院文件院政字 2 o o 1 4 2 作者 簡(jiǎn)介 任麗 英 1 9 6 9一 女 山西 忻州 人 忻 州 師范學(xué) 院物 理系講 師 從 事 物理教 學(xué)與 研究 維普資訊 太 原 師 范 學(xué) 院 學(xué) 報(bào) 自然科學(xué)版 第 1卷 長(zhǎng)度是 z 0 9 IT IIT I 主尺與游標(biāo)每個(gè)分格的差值是 Y z 0 1 m l n 當(dāng)兩量爪合攏時(shí) 游標(biāo)上的 0 線 與主尺上的 0 線重合 游標(biāo)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(biāo)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(biāo)就要向右移動(dòng) 0 1 IT k r n 這時(shí) 游 標(biāo)上的第一條線與主尺的第一條線重合 而游標(biāo)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(biāo)就要向右移動(dòng) 0 2 m l n 游標(biāo)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(biāo)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(biāo)能讀準(zhǔn)的最小數(shù)值 即十分游標(biāo)的分度值 是主尺的刻度值與游標(biāo)的刻度值之差 6 x 0 1 IT I IT I 同理 二十分游標(biāo)的分度值為 如 0 0 5 IT Lr r i 五十分游標(biāo)的分度值為 缸 0 0 2 r l llT 1 需要強(qiáng)調(diào)的是 游標(biāo)只給出毫米以下的讀數(shù) 毫米以上的讀數(shù)要從游標(biāo) 0 線在主尺上的位置讀 出 當(dāng)測(cè) 量的長(zhǎng)度大于 1 m l n時(shí) 應(yīng)先從游標(biāo)尺 0 線在主尺的位置讀出毫米的整數(shù)位 再從游標(biāo)上讀出毫米的小數(shù) 位 用游標(biāo) 尺測(cè)量 長(zhǎng)度 L 的普遍表達(dá)式為 L k y z k是游標(biāo) 的 0 線 所在 處 主尺上刻 度 的整 毫米數(shù) z 是游 標(biāo) 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(biāo)尺 的 O 線 與主尺上游 標(biāo) 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(biāo)卡尺的零點(diǎn)讀數(shù) 圈一 主 尺 辯 在使用過程中 游標(biāo)卡尺不可避免地要受到磨損 從而兩量爪合攏時(shí) 游標(biāo)尺的 O 線與主尺的 O 線并 不重合 因此 用游標(biāo)尺測(cè)量以前 應(yīng)先把兩量爪合攏 檢查游標(biāo)尺的 0 線與主尺的 O 線是否重合 如不重 合 應(yīng)記下零點(diǎn)讀數(shù) 加以修正 待測(cè)量的長(zhǎng)度 L為 L L1一 L0 L 1 為未作零點(diǎn)修正前的讀數(shù)值 L 0 為零點(diǎn)讀數(shù) L0 可以為正 也可以為負(fù) 若兩量爪合攏后 游標(biāo)尺的 0 線位于主尺的 0 線的右方 主尺 上游 標(biāo)的 0 線所在處 主尺上刻度 的整毫米數(shù)是 0 普遍表達(dá)式 L k y z 如 中 k 0 零點(diǎn)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(biāo) 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(biāo)尺的 0 線位于主尺的 0 線 的左方 主尺上游標(biāo)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(dá)式 L k y z 中 k 一1 零點(diǎn)讀數(shù) L0 為 Lo 一 1 n d x 這里 L0為負(fù) n S x給出的是游標(biāo) 尺 的 0 線與 主尺上 的 一1 線 之 間的間隔 將 y P代入零 點(diǎn)讀數(shù) L0的表達(dá)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(biāo)上的最后一根刻度線向左數(shù)的與主尺刻度線對(duì)齊的游標(biāo)上的刻度線序數(shù) 實(shí)際測(cè)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(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的零點(diǎn)修正 2螺旋 測(cè) 微 器 的 結(jié)構(gòu) 特 點(diǎn) 螺旋測(cè)微器結(jié)構(gòu)的主要部分是一微動(dòng)螺旋桿 螺距是 0 5 I n l n 因此 當(dāng)螺旋桿旋轉(zhuǎn)一周時(shí) 它沿軸線方 向前 進(jìn) 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(gè) 等分 格 當(dāng)螺 旋桿 沿軸 線 方 向前進(jìn) 0 5 5 0 n l l Y l 0 0 1 rai n時(shí) 螺旋柄 上的刻度轉(zhuǎn)過一分 格 因此 螺旋測(cè)微 器的分度值是 0 0 1 mm 3螺旋 測(cè) 微 器 的讀 數(shù) 原 理 使用螺旋測(cè)微 器測(cè)量 物體 的長(zhǎng)度 時(shí) 先從 固定標(biāo) 尺上讀 出整格 數(shù) 即螺旋 桿轉(zhuǎn) 動(dòng) 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(cè)物體 的長(zhǎng)度 用 螺旋測(cè)微器測(cè) 量長(zhǎng)度 L 的普遍表達(dá)式為 L 0 5 0 0 1m 0 0 0 1 2 k是固定標(biāo)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(biāo) 尺上顯示 出的最后一 根刻度線 與 固定 標(biāo)尺 的讀 數(shù) 準(zhǔn)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(cè)微器的零點(diǎn)讀數(shù) 用螺旋測(cè)微器進(jìn)行測(cè)量時(shí) 應(yīng)輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)棘輪旋柄推進(jìn)螺桿 聽到喀喀的聲音時(shí) 停止推進(jìn)螺桿 進(jìn)行讀 數(shù) 由于不 同的人 推進(jìn) 螺桿 的程度 不 同 即使 是新 的螺 旋測(cè)微 器 也應(yīng) 該進(jìn) 行零 點(diǎn)修 正 方法是 在測(cè)量 以 前 輕輕轉(zhuǎn) 動(dòng)棘輪旋柄推 進(jìn)螺桿 聽到喀喀 的聲音 時(shí) 停止 推進(jìn)螺 桿 檢 查 固定標(biāo)尺 的 0 線 是否 與 固定標(biāo) 尺 的讀數(shù)準(zhǔn)線重合 若不重合 記下零點(diǎn)讀數(shù) L 0 設(shè)未作零點(diǎn)修正前的讀數(shù)為 L 則待測(cè)量的長(zhǎng)度 L為 L L 1一 L0 1 若 固定標(biāo)尺 的 0 線位于 固定標(biāo) 尺的讀 數(shù)準(zhǔn)線左 側(cè) 這 時(shí)固定標(biāo) 尺上顯示 出的最 后一根刻度線是 固定標(biāo) 尺 的零線 上述 普遍表達(dá)式 L 0 5 k 0 0 1 m 0 0 0 1 n中 k 0 零點(diǎn)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(biāo) 尺 的讀 數(shù)準(zhǔn)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(zhǔn)線 的下方 故有 的書上說 下正 若固定標(biāo)尺的 0 線位于固定標(biāo)尺的讀數(shù)準(zhǔn)線右側(cè) 這時(shí)固定標(biāo)尺上顯 示 出的最 后一根刻度線是 位于 固定標(biāo) 尺 的 0 線左 方 的第 一根 刻 度線 一 l 刻度線 上述 普遍表達(dá)式 L 0 5 k 0 0 1 m 0 0 0 1 中 k 一l 零 點(diǎn)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(fù) 0 0 1 m 0 0 0 1 n 給出的是 一1 刻度線 與 固定標(biāo) 尺 的讀 數(shù)準(zhǔn) 線之 間 的間隔 圖七 所示 的情 維普資訊 太 原 師 范 學(xué) 院 學(xué) 報(bào) 自然科學(xué)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(zhǔn)線 的上方 故 有 的書上說 上負(fù) 無論 哪種測(cè) 量?jī)x器 零點(diǎn)修正 的關(guān)鍵 是對(duì) 零點(diǎn)進(jìn)行正確 的讀數(shù) 而能夠 對(duì)零點(diǎn)進(jìn)行 正確 的讀數(shù) 又依 賴 于對(duì)儀器結(jié) 構(gòu)特點(diǎn)和讀數(shù)原 理的深刻理解 因此在學(xué) 習(xí)使用測(cè) 量?jī)x器 時(shí) 一定先要 明 白儀器 的測(cè)量 原理和使 用方法 這是測(cè)量 必不可少 的一步 參考 文獻(xiàn) 1 林抒 龔鎮(zhèn)雄 普通物理實(shí)驗(yàn) 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(shí)驗(yàn)教程 M 北京 北京師范大學(xué)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