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游标卡尺的使用一节实验课之我见

作者:教育界 时间:2011-11-18 阅读:( )

刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器是高中物理实验中进行长度测量的重要仪器,其读数方法是高考的热点,但往往学生对游标卡尺读数感到困惑,要提高这一节课的效率,需要把握三点:
一、   实验目的
1、   学习游标卡尺的使用方法
2、   掌握游标卡尺的读数方法
要达到这两个目的,学生必须真正理解实验原理,并重视注意事项。
二、   实验原理
1、   游标卡尺是将一微小量加以放大,然后进行读数的。
2、   游标卡尺是工业上常用的对机械零件进行多种测量的一种精密仪器。
游标卡尺的结构
如右图1所示
 
 

图1
 

 

游标卡尺由两个主要部分构成:一根主尺和一个套在主尺上可以沿着主尺滑动的游标尺,主尺和游标尺都附有测量爪,上边是内测量爪,用来测槽宽和管的内径;下边是外测量爪,用来测量物体的厚度、管的外径、球的直径等。有些游标卡尺在主尺背后嵌着一根窄片是深度尺,它和游标尺固定在一起,随着游标尺沿主尺滑动,用来测量槽或孔的深度。
3、   游标卡尺的精确度
常见的刻度尺有毫米刻度尺如图2,它的精确度就是最小刻度1mm,也有厘米刻度尺如图3,它的精确度也是最小刻度1cm,

图2
2
3
cm
4
5
6
cm
 
2
3
6
5
4
图3
 

 

而游标卡尺,主尺是毫米刻度尺,主尺最小刻度是1mm,游标尺上有n个刻度,它的总长度与主尺上n个刻度的差值是1mm,因此游标尺上最小刻度与主尺最小刻度不同,游标卡尺的精确度,既不是主尺的最小刻度,也不是游标尺的最小刻度,而是:
(1)游标卡尺的精确度=主尺最小刻度(1mm)- 游标尺的最小刻度
 
 
 
常见的游标卡尺如下表:
规格
游标刻度总长
游标最小刻度
精确度(i)
10分度
9 mm
( )  0.9 mm
( )  0.1 mm
20分度
19 mm
( )  0.95 mm
( ) 0.05 mm
50分度
49 mm
( )  0.98 mm
( ) 0.02 mm
可见:
(2)游标卡尺的精确度(i)就是游标尺分度值的倒数.
4、游标卡尺的读数方法(无零误差的游标卡尺)

图4
1
0
主尺
10
0
游标尺
cm
游标卡尺的读数原理以10分度的游标卡尺为例来说明,如图4所示,两测量爪合并时,两尺的零刻度线对齐,游标尺的第十条刻度线与主尺的9 mm刻度线对齐,其余刻度线均不对齐,游标尺第一条刻度线在主尺1mm刻度线左边0.1 mm处,游标尺的第二条刻度线在主尺2 mm刻度线左边0.2 mm处,依次类推,若在两测量爪间放一张厚0.1 mm的纸片,游标尺就向右移动0.1 mm,这时它的第一条刻度线与主尺1 mm刻度线对齐,其余刻度线与主尺刻度线均不对齐,同样,在两测量爪间放一张0.6 mm的薄片,游标尺的第六条刻线将与主尺的6mm刻度线对齐,其余刻度线与主尺上的刻度线均不对齐,即

被测长度          =
0.1 mm =  
           0.6mm =
可见在被测长度 <1 mm,游标尺的第几条(n)刻度线与主尺的某一刻度线对齐,被测长度就是零点几毫米(ni),如果被测长度 >1 mm时,读数方法,以毫米为单位读数,分两部分完成:

图5
主尺
20分度游标卡尺
cm
11
10
3
2
1
0
0
12
(1) 整毫米数由主尺读出,以游标尺零刻度线为准在主尺上读出,如图5, =102mm。

(2)(ni)不足1 mm的部分由游标尺读出:若游标尺第n条刻度线与主尺的某一刻度线对齐,不足1 mm的就是(ni)mm,如图5,ni= 10 0.05mm,故被测长度:
=  + ni=102.50mm
注:如图5学生有两处容易出错(1) 认为等于12 mm(2)n认为等于2,且认为10×0.05mm=0.5mm
三、   注意事项
1、测量前要检查零点,游标尺零刻度线在主尺零刻线右(或左)侧是正零误差(或负零误差),被测长度为读数减去零误差.
2、游标卡尺的正确手持方法,右手正面握尺,用拇指推动游标,左手持物.
3、测量时,应先拧松紧固螺钉,移动游标不能用力过猛。两测量爪与待测物的接触不宜过紧。不能使被夹紧的物体在测量爪内挪动.
4、被测长度应是主尺零刻度线与游标尺零刻度线之间的距离,不要误认为是到游标尺左边缘的距离.
5、读数时,视线应与尺面垂直。如需固定读数,可用紧固螺钉将游标固定在尺身上,防止滑动。且以毫米为单位读,再按要求转换成其他单位.
6、实际测量时,对同一长度应多测几次,取其平均值来消除偶然误差.
7、游标卡尺是比较精密的测量工具,要轻拿轻放,不得碰撞或跌落地下。使用时不要用来测量粗糙的物体,以免损坏测量爪,不用时应置于干燥地方防止锈蚀.
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