高中物理 | 游标卡尺的使用详解

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实验考点

本实验是属于测量仪器的基本使用。在考查时对本实验的要求为A级，只要能了解卡尺的基本原理和使用注意事项，会正确读数即可。

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实验目的

1. 学习游标卡尺的使用方法。

2. 学会游标卡尺的读数方法。

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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。

2. 常用的游标卡尺可以精确到0.1mm有的可以精确到0.05mm和 0.02mm。

3. 用它可以测量物体的厚度或外径、孔的内径或槽宽、容器的深度。

4. 游标卡尺的读数方法：以游标0刻度线为准在主尺上读出整毫米L1,再看哪条刻度线与主尺上某刻度线对齐，由游标上读出毫米以下的小数L2,则总的读数为：L=L₁+L₂。

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注意事项

1. 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。

2. 测量前要检查零点。

3. 要弄清读数方法。

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实验结论

游标卡尺的读数方法是：以游标0刻度线为准在主尺上读出整毫米数，再看游标尺上哪一条刻度线与主尺上某刻度线（不用管是哪一条线）对齐，由游标上读出毫米以下的小数，则总的读数为：主尺上的整毫米数L₁+游标上的毫米以下的小数L_2.

  拓展

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游标卡尺的精度

实际工作中常用精度为0.05毫米和0.02毫米的游标卡尺。它们的工作原理和使用方法与本书介绍的精度为0.1毫米的游标卡尺相同。精度为0.05毫米的游标卡尺的游标上有20个等分刻度，总长为19毫米。测量时如游标上第11根刻度线与主尺对齐，则小数部分的读数为11／20毫米＝0.55毫米，如第12根刻度线与主尺对齐，则小数部分读数为12／20毫米＝0.60毫米。

一般来说，游标上有n个等分刻度，它们的总长度与尺身上（n－1）个等分刻度的总长度相等，若游标上最小刻度长为x，主尺上最小刻度长为y，则：

nx＝（n－1）y，
   x＝y－（y／n）

主尺和游标的最小刻度之差为：

Δx＝y－x＝y／n

y／n叫游标卡尺的精度，它决定读数结果的位数。由公式可以看出，提高游标卡尺的测量精度在于增加游标上的刻度数或减小主尺上的最小刻度值。一般情况下y为1毫米，n取10、20、50其对应的精度为0.1，0.05毫米、0.02毫米。精度为0.02毫米的机械式游标卡尺由于受到本身结构精度和人的眼睛对两条刻线对准程度分辨力的限制，其精度不能再提高。

习题演练

1、有一游标卡尺，主尺的最小分度是1 mm，游标上有20个小的等分刻度.用它测量一工件的长度，如图所示。图示的读数是_____mm 。

2、一游标卡尺的主尺最小分度为1 mm，游标上有10个小等分间隔，现用此卡尺来测量工件的直径，如图所示.该工件的直径为_____mm。

3、游标卡尺的主尺最小分度为1 mm，游标上有20个小的等分刻度，用它来测量一工件的内径，如图所示.该工件的内径为_____mm。

习题解析

１.解析：此图经过了二级放大.由一级放大图可知工件的长度约在10~11 cm之间，再由二级放大图仔细看游标上的零刻线所对主尺的刻线位置，由主尺读出测量的整毫米数：L₁=104 mm（主尺上所标数值的单位为cm）；再看游标上的哪一条刻线与主尺上的某一刻线对齐，由游标读出毫米以下的小数。从二级放大图中可以看出，游标上零刻线右侧的第一条刻线与主尺上的刻线对得最齐，游标上共20个分度，每个分度代表0.05 mm，所以游标上的读数为L₂=0.05 mm.故所测该工件的长度L=L₁+L₂=104.05 mm.

２. 29.80或29.8皆可

３.解析：游标卡尺是20分度的，游标尺的最小分度值为0.05 mm，由主尺读数L₁=23 mm，游标上零刻线右边的第17条刻线与主尺上的刻线对齐，故游标读数为L₂=17×0.05=0.85 mm,该工件的内径为L=L₁+L₂=23.85 mm.

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