长度的测量历史

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Educational Equipment And Experiment Vol. 27 ，No. 4 ，2011
体、 传感器 、 控制运算部分 、 数字显示部分组成， 有 光栅式 、 容栅 式 两 种 。 教 学 上 选 用 容 栅 式 电 子 数 显尺， 它采用容栅作传感器， 将动极板与定极板之 间电容变化所发出的电信号的变化输入控制部分 进行运算， 再由数 字 显 示 部 分 将 测 量 结 果 显 示 出 它由液 来 。 容栅式电子 数 显 尺 为 实 验 室 所 常 用， 晶显 示， 结 构 较 简 单， 耗 电 量 较 小， 测量精确度略 低于光栅式电子数显尺 。 图 5 是电子数显尺 。
缝干涉实验仪 ” 中也是用游标 进 行 测 量。图 2 是 游标卡尺结构， 图 3 是分光计结构， 图 4 是双缝干 涉实验仪结构 。
图2
游标卡尺
图3
分光计
图4
双缝干涉实验仪
0. 1mm 早期 为 了 教 学 方 便， 生 产 过 125mm 、 游标卡尺（ 其游标装 置 有 10 分 度 ） 。 由 于 生 产 中 没有 分 度 值 0. 1mm 的 游 标 卡 尺， 技术上也不合 理， 故学校 改 配 生 产 中 大 量 使 用 的 150mm 、 分度 值分别为 0. 02mm 或 0. 05mm 游标卡尺 。 国家 标 准 规 定 的 游 标 卡 尺 规 格 有： 0 mm ～ 150 mm 、 0 mm ～ 200 mm 、 0 mm ～ 300 mm 、 0 mm ～ 500 mm 、 0 mm ～ 1000 mm 。 示 值 误 差： 0mm ～ 150mm 的为 0. 02mm ，> 150mm ～ 200mm 范 围 内 的为 0. 03mm ，> 200mm ～ 300mm 的 为 0. 04mm 。 工业上另外还有深度游标卡尺 、 高度游标卡尺 、 齿 带百分表游标卡尺等 。 厚游标卡尺 、 新发布的高中物理教学仪器配备标准中还增 加了反映最新科 技 的 测 量 范 围 0mm ～ 150mm 、 分 辨力 0. 01mm 电 子 数 显 游 标 卡 尺 。 其 结 构 由 尺
图8 JXD250 型读数显微镜
卡钳是一种间 接 长 度 测 量 工 具， 它也是工厂 中常用的 。 它是在工作物上量度后再利用直接量 具（ 如钢 直 尺 或 游 标 卡 尺 ） 来 得 出 读 数 值 。 卡 钳 主要有外卡钳和内卡钳两种（ 见图 6 ） 。 外卡钳用 来量度不便直接 测 量 的 物 体 外 表 面 间 的 尺 寸， 例 如粗细不同的圆柱的外圆直径等； 内卡钳用来量 度不便直接测量 的 物 体 内 表 面 间 的 尺 寸， 例如粗 细不同的圆柱的内圆直径或内槽宽度等 。 卡钳由 装在同一轴上并 能 绕 轴 转 动 的 两 只 弯 脚 构 成， 外 卡钳两只脚向内弯， 内卡钳两只脚向外弯， 卡钳的 钳口互相平行 。
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间跃迁时的辐射在真空中波长的 1650763. 73 倍 。 关部分 测 量 长 度 的 。 享 利 一 世 将 其 手 臂 向 前 平 通过教育技术装备工作进一步保障实验教学的开 真正达到为教育教学服务的目的 。 展， （3） 抓 好 实 验 教 师 队 伍 建 设， 建立激励机制 和培训规划 ， 全面提高师资水平 教师为本 。 有好的教师， 才有好的 百年大计， 教育 。 实现教育现代化， 关键在于一支师德高尚 、 业务精湛 、 结构合理 、 充满活力的高素质专业化教 师队伍， 其中包括 实 验 教 师 及 教 育 技 术 装 备 工 作 离不开一支素质高 、 者 。 做好教育技术装备工作， 业务精 、 能 力 强 的 师 资 队 伍 。 我 省 起 草 的《中 小 （ 草稿） 里面对实 验 教 师 学实验室规程实施细则 》 的地位 、 待遇等问题都有了明确的规定， 要求各级 教育主管部门要 认 真 落 实 相 关 政 策 规 定， 充分利 加大实验教学人员的培训力度， 要切 用资源条件， 实改善实验教学 人 员 的 工 作 和 生 活 条 件， 落实应 有的待遇， 激发他们工作的积极性和创造性， 培养 和造就一批教育技术装备行业中的名师 。 （ 4 ） 坚持改革创 新 ， 推 动 体 制 转 变， 提升工作 效率 ， 促进装备工作科学发展 在全国教育工 作 会 议 上， 胡锦涛总书记强调 ： “推 进 教 育 事 业 科 学 发 展 必 须 坚 持 改 革 创 指出 新， 以 改 革 推 动 发 展， 以 改 革 提 高 质 量， 以改革增 ” 强活力 。 我们要把改革创新精神贯彻到教育技 术装备工作的各 个 方 面， 贯彻到教育教学的各个 始终不 渝 地 坚 持 改 革 方 向 。 我 们 教 育 技 术 环节， 装备行业要对自 身 体 制 进 行 深 入 剖 析， 面对新的 教育背景， 对自己的工作职能进行重新定位， 对自 己的工作体制进行改革创新， 更新观念 、 改进工作 作风， 逐渐建立一 支 既 懂 装 备 又 能 深 刻 把 握 实 验 建立一个高效 教学环节的学习 型 装 备 工 作 队 伍， 的、 职 能 完 备 的 工 作 体 制， 更好地为素质教育服 务， 为教育教学改革服务 。
图1
国际基准米尺原器
1960 年第 11 届 国 际 计 量 大 会， 决定把米的 “米等于氪 86 原子的 2P 10 到 5d 5 能级之 定义改为
《 教学仪器与实验 》 第 27 卷 2011 年 第 4 期
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随着科技的发展， 上世纪 70 年代各国相继研 制了分子饱和吸 收 稳 定 激 光 器， 其频率具有很高 86 的稳定 性， 复 现 准 确 度 比 原 先 的 长 度 基 准 氪86 谱线的 复 现 准 确 度 高 得 多， 完 全 具 备 取 代 氪1983 年 第 17 届 国 谱线作为基 准 的 条 件 。 于 是， 际计量大会正式 通 过 了 米 的 新 定 义：米 是 光 在 真 空中于 1 /299792458s 时间间隔内所经过的距离 。 2 教学长度测量 也要了解 在教学中需要 学 生 了 解 上 述 历 史， 长度测量在教学中的发展过程 。 教学中的长 度 测 量 需 要 考 虑 教 学 实 验 需 要； 与生产实际相结合；实验教学的循序渐进性 。 3 基础测量工具 首先是学习使用常见的通用测量工具 。 通用 测量工具是指有 刻 度， 可测量一定范围内的各种 尺寸 的 测 量 工 具， 最常见的有直尺（有刻线米 卷尺（ 有刻线纤维卷尺 、 有刻线钢卷 尺 ） 以 及 尺） 、 量角器等 。 由于每一种测量工具都有自己的测量 即分 度 值 或 分 度 值 的 下 一 位 值 （ 可 估 读 的 极限， 不准确读数） ， 教学 中 测 量 工 具 的 学 习 进 程， 也就 从分度值大的工具向分度值小的工具逐渐引入 。 小学教学和初中物理使用的演示直尺长 1m 、 分度值 1cm ， 是为 了 演 示 长 度 的 测 量 和 估 读 而 配 备的， 不作实 际 度 量 尺 用 。 小 学 生 用 塑 料 尺 测 量 长度 。 木直尺长 1000mm 、 分度值 1mm ， 它同时考 虑了测量 物 体 的 运 动 距 离 及 测 量 透 镜 焦 距 等 实 则用于室外测学 验 。 长 30m 布卷尺和停 表 配 合， 生的运动距离和 平 均 速 度， 体育课用来测量和标 示操场跑道的长度 。 另外木工实训中还要用到木 折尺 。 教学中希望提高长度测量的精确度 。 本世纪 开始初中配备了 测 量 准 确 度 较 高 的 长 200mm 、 分 度值 1mm 钢直尺和长 2000mm 、 分度值 1mm 钢卷 尺， 高中还增加Baidu Nhomakorabea能测量打点纸带长度的长 600mm 、 分度值 1mm 钢直尺及长 5m 、 分度值 1mm 钢卷尺 。 4 增强型测量工具 高中教学采用了当代科技广泛使用的各种有 放大功能的长度测量工具 。 （ 1 ） 有机械放大功能之一的游标量具 许多测量仪器上都采用了游标装置 。 有的游 标刻在滑动的直尺上， 如游标卡尺等；有的游标刻 如 旋 光 仪、 分 光 计 等 。 高 中“双 在滑动的圆盘上，
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长度的测量史
□ 金 毅
100080
任伟德
浙江省教育技术中心 310002
教育部教学仪器研究所
长度单位的定义 测量是用比较的方法来确定被测量与标准量
伸， 以其鼻尖至指尖间的距离定为一码；公元十世 英王埃德加以 其 拇 指 关 节 之 间 的 长 度 定 为 一 纪， 约合现在 英寸；查理曼大帝以其足长定为一英尺， 的 12. 7 英寸 。 1791 年法国 将 米 定 义 为 等 于 经 过 巴 黎 的 地 球子午线的四千 万 分 之 一， 以后又根据测量结果 制成了铂质米 原 器 （ 见 图 1 ） ， 作为长度单位米的 基准 。 随后逐渐被国际上采用 。
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檸檸檸檸檸殠 教 具发展史 檸檸殠
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之间的量值大小的过程 。 早期的测量概念仅局限 于与人们日常生 产 生 活 关 系 最 密 切 的 长 度 、 容量 “度 量 衡 ” 。测量的标准是逐步 和重量， 因此称为 发展起来的， 即 从 实 物 基 准 过 渡 到 自 然 基 准。古 代中国人 用 身 体 的 有 关 部 分 测 量 长 度， 有“布 指 “身 高 为 丈” 、 “迈 知寸， 布手知 尺， 舒肘知寻” 、 的记述 。 可 能 远 自 夏 代 出 现 了 长 度 单 位 步定亩 ” 尺、 寸、 分、 跬、 步、 里。安 阳 市 出 土 的 商 代 骨 尺 长 约 17cm ， 标 刻 着 等 长 的 10 个 单 位 。 古 代 中 国 测 量长 度 的 工 具 还 有 丈 杆 、 测 绳、 步 车 和 记 里 鼓 车。 随后又发明了水准仪 、 水准尺以及定方向的罗盘 。 公元 724 年唐朝天文学家僧一行等用科学方法实 际测定了子午线长度 。 古代欧洲也是用身体的有
图6
外卡钳和内卡钳及其应用
（ 2 ） 有机械放大功能之二的螺旋测微量具 千分尺是利用精密螺旋副运动原理进行测量 和读数的一种绝对测量量具 。 高中物理教学仪器 0. 01mm 外径千分尺 配备标准中的 0mm ～ 25mm 、 （ 螺旋测微 器 ） 也 是 生 产 实 际 中 大 量 使 用 的 测 量 工具 。 千 分 尺 在 测 量 中 是 可 以 估 读 的
纹千分尺 、 壁厚千分尺 、 尖头千分尺等 。 图 7 是外 径千分尺的结构 。
图7
外径千分尺
（ 3 ） 有光学放大功能的长度测量工具
图5 电子数显尺
① 读数 显 微 镜 （ 测 微 显 微 镜 ） 。 高 校 物 理 实 250 型 （ 如 图 8 ） 规 格 为 0 验教 学 中 常 用 的 JXDmm ～ 250 mm ， 分度 值 为 0. 01 mm ， 示值误差不大 于 10 μ m 。 读数显微镜 是 用 毫 米 刻 度 尺 与 读 数 鼓 轮进行读数， 水平 刻 度 尺 的 分 度 值 为 1 mm ， 鼓轮 δ = 0. 01 mm 。 测 圆周上的刻度尺有 100 个 分 格， 量时 主 要 利 用 目 镜 上的 十字叉丝对准 待测物 的 一 边， 然后 移动 装 在 测 微 螺 旋 杆上 的 镜 头 于 物 体 的另一 边， 并与十字 叉 丝 对 准。 这 样 从 镜头 移 动 的 螺 距 数 便 加上测微螺旋 的 刻 度 值 （ 0. 01 mm × 刻 度 数 ） ， 是物体的线度 。 由此进一步发展的阿贝比长仪则 — — 对线显微镜和 是由两个固定在一起的显微镜 — 读数显微镜组成， 用于精确测量两点之间的距离 。 ② 光杠杆 。 它也是在高校物理实验教学中常 用到的工具 。 5 机械加工用测量工具 还要求会使用 机械类职业技 术 学 校 的 学 生，