高考物理游标卡尺、螺旋测微器原理及使用读数

5 0 20 25 15

——螺旋测微器

读数公式：

测量值=固定刻度值+固定刻度的中心水平

线与可动刻度对齐的位置的读数×0.01mm

螺旋测微器是依据螺旋放大的原理制成的，

即螺杆在螺母中旋转一周，螺杆便沿着旋转

轴线方向前进或后退一个螺距的距离。因

此，沿轴线方向移动的微小距离，就能用圆

周上的读数表示出来。螺旋测微器的精密螺

纹的螺距是0.5mm ，可动刻度有50个等分

刻度，可动刻度旋转一周，测微螺杆可前进

或后退0.5mm ，因此旋转每个小分度，相当于测微螺杆前进或后退这0.5/50=0.01mm 。可见，可动刻度每一小分度表示0.01mm ，所以以螺旋测微器可准确到0.01mm 。由于还能再估读一位，可读到毫米的千分位，故又名千分尺。使用螺旋测微器应注意以下

几点： ①测量时，在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮，而

改用微调旋钮，避免产生过大的压力，既可使测量结果精确，又能

保护螺旋测微器。 ②在读数时，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出。 ③读数时，千分位有一位估读数字，

不能随便扔掉，即使固定刻度的零点正好与可动刻度的某一刻度线对齐，千分位上也应读取为“0”。 ④当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点与固定刻度的零点不相重合，将出现零误差，应加以修正，即在最后测长度的读数上去掉零误差的数值。

[经验之谈]：（1）看半刻度是否漏出，固定刻度上的刻度值是以mm 为单位；

（2）可动刻度要估读,小数点后应保留三位有效数字。

如右图读数时，从固定刻度上读取整、半毫米数，然后从可动刻度上读取剩余部分（因为是10分度，所以在最小刻度后应再估读一位），再把两部分读数相加，得测量值。右图中的读数应该是6.702mm 。测量值=6.5＋20.3×0.01mm ＝6.703mm （6.702mm ～6.704mm 均正确）

例1、 读出下列螺旋测微器测量的读数。

⑴ ⑵

答案：⑴0.642mm ⑵10.294mm

读数 9.270 读数 5.804 读数 7.500 0 10 15

0 5 10

25 30

二、测量原理

某一种游标卡尺的刻度状况如图1—3

甲所示，主尺最小分度为1毫米，游标尺刻

度总长度为9毫米，划成10等分。因此游标

1分度的长度为0.9毫米，与主尺1毫米之差

△L（叫做微差）为0.1毫米，它的第一条刻

线与主尺上1毫米刻线重合，其余刻线都与主尺上刻线不重合。同样，游标尺向右移动0.2毫米，将只有它的第二条刻线与主尺上2毫米刻线重合。

设用外径测脚夹住一张铜片时游标尺位置如图l—3乙所示，游标的第七条刻线与主尺上某刻线重合（图中用▲指示），则可知游标尺从甲图位置向右移动的距离d = 0.7毫米，就等于该铜片的厚度。

这种精度的游标还有另一种刻制方法：游标尺刻度仍为10等分，但总长度等于19毫米，游标尺1分度与主尺上2毫米的微差也是0.1毫米，如图1—3丙所示。

三、使用方法

右手握住主尺，用拇指推动游标尺进退。先让测脚并拢检查零点，正常情况下游标零刻线应与主尺零刻线重合。若未能对正，应记下此时读数x0，叫做初读数或零点读数。它可能是正值也可能是负值，如图1一4所示的。x0 ＝－0.3毫米。

测量时测脚要抵紧被测物，不可使两者相对滑动，避免测脚被磨损。先看游标尺零刻线与主尺上哪条刻线对准或比它稍偏右一些，依此读出毫米的整数值，再看与主尺刻线重合的那条游标刻度线标注的数值n，则小数部分就是n×0.1毫米，这样就得到了测量读数x。为避免读数出错，要用毫米而不用厘米作单位，

四、读数

游标上共有10个等分刻度，全长为9mm，也就是每个刻度为0.9mm，比主尺上刻度小0. 1mm。当量爪并拢时游标的零刻度线与主尺的零刻度对齐，此时示数为0。

当游标向右移动0.1mm，这时游标的1刻度与主尺的1刻度对齐。

同理当游标向右移动0.2mm，这时游标的2刻度与主尺的2刻度对齐

游标向右移动0.3mm，这时游标的3刻度与主尺的3刻度对齐

游标向右移动0.9mm，这时游标的9刻度与主尺的9刻度对齐

游标向右移动1mm，这时游标的10刻度与主尺的10刻度对齐

游标向右移动1.1mm，这时游标的0刻度线过了主尺的1mm刻度，且游标1刻度与主尺2刻度对齐。

依此类推右移动n.kmm，这时游标的0刻度线过了主尺的n mm刻度，且游标0.k/m刻度与主尺n+0.k/m刻度对齐。（0.k指小数部分，m指游标卡尺的精度10分度的为0.1，20分度的为0.05，50分度的为0.02，这种方法对20、50分度的游标卡尺同样适用。）★用S表示物体的长度，n表示游标0刻度线前整毫米数，k表示与主尺对齐的游标刻度数，m为游标卡尺的精度，则S=n+km。理解了10分度的对20和50分度的就不难理解，它们

的游标分别是19mm和49mm，游标上的每个刻度比主尺最小分度分别小了0.05mm 0.02 mm，在读数时方法与10分度的相同，只是S=n+km中m分别为0.05mm和0.02mm。

★使用零点不能对正（即初读数不为零）的游标卡尺，被测物的长度应等于末读数（测量时的读数）与初读数之差，即l = x－x0。

★游标卡尺的读数不作估计，遇到任何一条游标刻线都未与主尺重合时，就按最接近重合的那条游标刻线读数。

五、练习

例1：用一10分度的游标卡尺测量一长度为6.8mm的物体，则游标的哪个刻度与主尺的哪个刻度对齐？

解析：对齐的应是游标的第0.8/0.1=8个刻度与主尺上6+8=14mm处对齐。

例2 ：如图1—5图甲所示的x= 41.3毫米。请再看一下图1—5乙所示的读数是多少？

解析：由图可知游标的零刻度线前整毫米数为10mm，与主尺对齐的是游标的第2个刻度，该尺的精度为0.05，所以S＝10+2×0.05＝10.10mm

例3：用50分度的卡尺在金属丝三个不同的部位分别进行测量数据如下：2..02mm 2mm 2.020mm，其中有误的是哪组，造成错误的原因是什么？

解析：从数据上看2mm 2.020mm这两组有误，在测量时所使用的是50分度的卡尺，它的精度应达到0.02mm，我们所读出的数据要与卡尺的精度对齐，即使正好是2mm，我们也应写成2..00mm，数据2.020mm的错误是出在了估读上，用卡尺测量是不用估读的。