【2017年整理】实验一用游标卡尺、螺旋测微器、读数显微镜测量长度.doc

实验一　　用游标卡尺、螺旋测微器、读数显微镜测量长度 【学习重点】 1.游标卡尺、螺旋测微器、读数显微镜的测量原理和使用方法； 2.一般仪器的读数规则； 3.实验数据处理方法。 [仪器用具] 游标卡尺、螺旋测微器、读数显微镜、待测铁环、小钢珠等。 【引言】 物理实验中常用的长度测量仪器米尺、游标卡尺、螺旋测微器（千分尺）、读数显微镜（比长尺）等。通常用量程和分度值表示这些仪器的规格。量程是测量范围；分度值是仪器所标示的最小分划单位。分度值的大小反映仪器的精密程度。一般来说，分度值越小，仪器越精密，食品仪器本身的“允许误差”（尺寸偏差）相应也越小。学习使用这些仪器，要注意掌握它们的构造特点、规格性能、读数原理、使用方法以及维护知识等，并注意要以后的实验中恰当地选择使用。 长度是一个基本物理量，许多其他的物理量也常常化为长度量进行测量；许多测量仪器的长度或角度等读数部分也常常用米尺刻度或根据游标、螺旋测微等原理制成；这些仪器的读数规则以及读数时要尺量避免视差，要注意检查或校准零点等，要实验中都是具有普遍意义的。 (1)游标卡尺 为了使测量更准一些，在米尺上附加一个能够滑动的有刻度的小尺，叫做游标，利用它可以把米尺估读的那位准确地读出来。 游标卡尺主要由两部分构成（图1-1）：与量爪A、 A ‘相联的主尺D（主尺按米尺刻度）以及与量爪B、 B’及深度尺C相联的游标E。游标可紧贴着主尺滑动。量爪A、B用来测量厚度和外径，量爪A ‘、B’用来测量内径，深度尺C用来测量槽的深度。它们的读数值，都是由游标的0线与主尺的0线之间的距离表示出来，F为固定螺钉。 图1-1 游标卡尺 下面介绍游标卡尺的读数原理。游标卡尺在构造上的主要特点是：游标上p个分格的总长与主要尺上（p-1）个分尺的总长相等。设y代表主尺上一个分格的长度。x代表游标上一个分格的长度。则有： （1.1） 那么，主尺与游标上每分格的差值是： （1.2） 以p=10的游标卡尺例，主尺上一分格长是1mm，那么游标上10分格的总长等于9mm，这样游标上一个分格的长度是0.9mm，。当量爪合拢时，游标上的“0”线与主尺“0”线重合，这时，游标上第一条刻线在主尺第一条刻线的左边0.1mm处，游标上第二条刻线在主尺第二刻线的左边0.2mm处，……，依此类推。这就是提供了利用游标进行测量的依据。如果在量爪A、B间放进一张厚度为0.1mm的纸片，那么，与量爪B相联的游标就要向右移动0.1mm，这时游标的第一条线就与主尺的第一条线相重合，而游标上所有其他各条线都不与主尺上任一条刻度线相重合；如果纸片厚0.2mm，那么，游标就要向右移动0.2mm，游标的第二条线就与主尺的第二条线相重合，······，依此类推。反过来讲，如果游标上第二条线就与主尺的刻度线重合，那么纸片的厚度就是0.2mm······。 这种把游标等分为10个分格（即p=10）的游标卡尺叫做“十分游标”。“十分游标”的，这是由主尺的刻度值和游标尺刻度之差给出的。因此，不是估读的。它是游标卡尺能读准的最小数值，即是游标卡尺的分度值。 测量纸片厚度的读数1，由于用了游标，毫米以下这一数是准确的。因此，根据仪器读数的一般规则，读数的最后一位应该是读数误差所在的一位，应该写为： l=0.20mm=0.020cm。 最后加一个“0”表示读数误差出现最后这一位上。如果不能判定游标上相邻的两条刻度线哪一条与主尺重合或更相近些，则最后一位可估读“5”，即如图1-5，可读为 l=0.55mm=0.055cm。 由此可见，使用游标可以提高读数的准确程度。游标卡尺的估读误差不大于0.5（为什么？） 还有一种常见的游标是“二十游标”，即将主尺上的19mm等分为游标上的二十格，或者将主尺的等分为游标上的二十格。这样它们的分度值为： 因在这种情况下，主尺上两格(2mm)与游标上一格相当，二十分游标常在游标上刻0、25、50、75、100等标度，以便于直接读数。如游标上第5根刻线（标示25）与主尺对齐，则读数的尾数为5，即可直接读出。二十分游标的估读误差()可认为要要百分之一毫米这一位置上。因此，如l=0.55mm，不再在后面加“0”。 另一种常用的游标是五十分游标（p=50），即主尺上49mm与游标上50格相当，见图1-8。五十分游标的分度值。游标上刻有0、1、2、……、9，以便于读数，五十分游标的读数结果也写到百分之一毫米这一位上。 综上所述，游标卡尺的分度值是由尺与游标尺刻度的差值决定的，亦即是由游标分度数目决定的；各种常用游标卡尺的读数都写到百分之一毫米这一位上。 需要提醒的是，游标只给出毫米以下的读数，毫米以