螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺的使用.doc

螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺的使用長(zhǎng)度、質(zhì)量測(cè)量是最基本的測(cè)量之一，科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐中許多測(cè)量都與長(zhǎng)度、質(zhì)量測(cè)量有關(guān)。不少定量的物理儀器，其標(biāo)度均按一定長(zhǎng)度來(lái)劃分，比如，用溫度計(jì)測(cè)溫度和用電流表或電壓表測(cè)電流或電壓時(shí)，就是準(zhǔn)確觀測(cè)水銀柱在溫度標(biāo)尺上的距離和電表指針在表頭標(biāo)尺上的距離來(lái)量度的。長(zhǎng)度測(cè)量的儀器和方法有多種多樣，最基本的測(cè)量工具要算米尺、游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微計(jì)。如果所要測(cè)量的物體無(wú)法直接接觸測(cè)量或物體的線度很小且測(cè)量要求準(zhǔn)確度很高，則可用其它更精密的儀器（如讀數(shù)顯微鏡）或其它更適合的測(cè)量方法。測(cè)量物體質(zhì)量的種類很多，但大多數(shù)是以杠桿原理為基礎(chǔ)而設(shè)計(jì)的，如物理天平、分析天平、精密天平等，也有一些測(cè)量微小變化力的秤，根據(jù)胡克定律制作，如焦利秤、扭秤等。【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚?）掌握游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微計(jì)和天平的使用方法。（2）測(cè)量物體的密度。（3）鞏固有關(guān)誤差、實(shí)驗(yàn)結(jié)果不確定度和有效數(shù)字的知識(shí)， 熟悉數(shù)據(jù)記錄、處理及測(cè)量結(jié)果表示的方法。【實(shí)驗(yàn)原理】1. 游標(biāo)原理及讀數(shù)方法 游標(biāo)卡尺是一種能準(zhǔn)確到0.1mm以上的較精密量具，用它可以測(cè)量物體的長(zhǎng)、寬、高、深及工件的內(nèi)、外直徑等。它主要由按米尺刻度的主尺和一個(gè)可沿主尺移動(dòng)的游標(biāo)（又稱副尺）組成。常用的一種游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。D為主尺，E為副尺，主尺和副尺上有測(cè)量鉗口AB和AB，鉗口AB用來(lái)測(cè)量物體內(nèi)徑，尾尺C在背面與副尺相連，移動(dòng)副尺時(shí)尾尺也隨之移動(dòng)，可用來(lái)測(cè)量孔徑深度，F(xiàn)為鎖緊螺釘，旋緊它，副尺就與主尺固定了。圖1-1 游標(biāo)卡尺構(gòu)造圖游標(biāo)卡尺的分度原理：如果用表示主尺最小分度值，用表示游標(biāo)分度數(shù)。通常設(shè)計(jì)個(gè)游標(biāo)分格的長(zhǎng)度與主尺上（）個(gè)分格的總長(zhǎng)度相等，利用倍主尺最小刻度值（）與游標(biāo)上最小刻度值之差來(lái)提高測(cè)量的精度。游標(biāo)上最小刻度值為，則有其差值為 倍數(shù)稱為游標(biāo)系數(shù)，通常取1或2。由此可知，a一定時(shí)，越大，其差值（）越小，測(cè)量時(shí)讀數(shù)的準(zhǔn)確度越高。該差值通常稱為游標(biāo)的分度值或精度，這就是游標(biāo)分度原理。不同型號(hào)和規(guī)格的游標(biāo)卡尺，其游標(biāo)的長(zhǎng)度和分度數(shù)可以不同，但其游標(biāo)的基本原理均圖1-2 主尺與游標(biāo)尺相同。本實(shí)驗(yàn)室所用的是游標(biāo)系數(shù)為1的50分度游標(biāo)卡尺。=50，=1mm，分度值為=0.02mm，此值正是測(cè)量時(shí)能讀到的最小讀數(shù)（也是儀器的示值誤差）。如圖1-2所示。讀數(shù)時(shí)，待測(cè)物的長(zhǎng)度可分為兩部分讀出后再相加。先在主尺上與游標(biāo)“0”線對(duì)齊的位置讀出毫米以上的整數(shù)部分，再在游標(biāo)上讀出不足1mm的小數(shù)部分，則。mm, k為游標(biāo)上與主尺某刻線對(duì)得最齊的那條刻線的序數(shù)。例如圖1-3所示的游標(biāo)尺讀數(shù)為，。所以。許多游標(biāo)卡尺的游標(biāo)上常標(biāo)有數(shù)值，可以直接由游標(biāo)上讀出。如圖1-3，可以從游標(biāo)上直接讀出為。2. 螺旋測(cè)微計(jì)原理 螺旋測(cè)微計(jì)是螺旋測(cè)微量具中的一種，其它還有讀數(shù)顯微鏡、光學(xué)測(cè)微目鏡及邁克爾孫干涉儀的讀數(shù)部分也都是利用螺旋測(cè)微原理而制成的。 螺旋測(cè)微計(jì)是一種較游標(biāo)卡尺更精密的量具，常用來(lái)測(cè)量線度小且準(zhǔn)確度要求較高的物體的長(zhǎng)度。較常見(jiàn)的一種螺旋測(cè)微計(jì)的構(gòu)造如圖1-4所示。圖1-4螺旋測(cè)微計(jì)構(gòu)造圖1-尺架2-固定測(cè)砧3-待測(cè)物體4-測(cè)微螺桿5-螺母套管6-固定套管7-測(cè)分筒8-棘輪9-鎖緊裝置 該量具的核心部分主要由測(cè)微螺桿和螺母套管所組成，是利用螺旋推進(jìn)原理而設(shè)計(jì)的。測(cè)微螺桿的后端連著圓周上刻有N分格的微分筒，測(cè)微螺桿可隨微分筒的轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)、退。螺母套管的螺距一般取.5mm，當(dāng)微分筒相對(duì)于螺母套管轉(zhuǎn)一周時(shí)，測(cè)微螺桿就沿軸線方向前進(jìn)或后退.5mm；當(dāng)微分筒轉(zhuǎn)過(guò)一小格時(shí)，測(cè)微螺桿則相應(yīng)地移動(dòng)mm距離?？梢?jiàn)，測(cè)量時(shí)沿軸線的微小長(zhǎng)度均能在微分筒圓周上準(zhǔn)確地反映出來(lái)。比如=50,則能準(zhǔn)確讀到0.5/50=0.01mm，再估讀一位，則可讀到0.001mm，這正是稱螺旋測(cè)微計(jì)為千分尺的緣故。實(shí)驗(yàn)室常用的千分尺的示值誤差為0.004mm。讀數(shù)時(shí)，先在螺母套管的標(biāo)尺上讀出0.5mm以上的讀數(shù)，再由微分筒圓周上與螺母套管橫線對(duì)齊的位置上讀出不足0.5mm的數(shù)值，再估讀一位，則三者之和即為待測(cè)物的長(zhǎng)度。如圖1-5所示。（a）L=5+0.5+0.150=5.650 mm（b）L=5+0.150=5.150mm3. 物體的密度如果物體的質(zhì)量為，體積為，則物體的密度為：只要測(cè)出物體的質(zhì)量和體積，根據(jù)公式就可以算出物體的密度?！緦?shí)驗(yàn)儀器】普通游標(biāo)卡尺、數(shù)字式游標(biāo)卡尺、普通螺旋測(cè)微計(jì)、數(shù)字式螺旋測(cè)微計(jì)、數(shù)字式天平及待測(cè)物?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】 1用游標(biāo)卡尺測(cè)量圓管的體積 （1）測(cè)量前，先核準(zhǔn)游標(biāo)卡尺的零點(diǎn)。將量爪合攏，檢查游標(biāo)的“0”線是否與主尺的“0”線對(duì)齊，如未對(duì)齊，則需記下零點(diǎn)讀數(shù)，以便進(jìn)行修正。 （2）測(cè)量時(shí)，用外量爪測(cè)外徑D1和高H，用內(nèi)量爪測(cè)內(nèi)徑D2。左手拿待測(cè)物，右手持尺，大拇指輕轉(zhuǎn)小輪，使待測(cè)物輕輕卡住即可讀數(shù)，不要使物體在被卡住時(shí)用力移動(dòng)，以免損壞量爪。（3）重復(fù)測(cè)量圓管的內(nèi)徑、外徑和高各5次，并記下讀數(shù)，同時(shí)也記下游標(biāo)卡尺的示值誤差示。2用螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)量小球的體積（1）測(cè)量前，進(jìn)行“零”點(diǎn)核準(zhǔn)。在測(cè)砧與測(cè)桿之間未放物體（小球）時(shí)，輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)棘輪，待聽(tīng)到發(fā)出“軋、軋”之聲時(shí)即停止轉(zhuǎn)動(dòng)。然后觀察微分筒“0”線與螺母套管的橫線是否對(duì)齊。若未對(duì)齊，則此時(shí)的讀數(shù)為零讀數(shù)。零讀數(shù)有正、負(fù)，測(cè)量結(jié)果需予以修正。如圖1-6所示。（a）D0=0.021mm（b）D0=-0.029mm （2）測(cè)量時(shí)，將待測(cè)物放于測(cè)砧與測(cè)桿之間，轉(zhuǎn)動(dòng)微分筒，當(dāng)測(cè)桿與待測(cè)物快要接觸時(shí)，再輕轉(zhuǎn)棘輪，聽(tīng)到“軋、軋”聲音時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行讀數(shù)。 （3）重復(fù)測(cè)小球直徑5次，記下每次的讀數(shù)及螺旋測(cè)微計(jì)的示值誤差。（4）測(cè)量完畢后，要使測(cè)砧與測(cè)桿之間留有一定的空隙，以免受熱膨脹時(shí)兩接觸面因擠壓而被損壞。3用數(shù)字式游標(biāo)卡尺、數(shù)字式螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)量銅棒的體積（1）銅棒長(zhǎng)度的測(cè)量。測(cè)量前，先核準(zhǔn)數(shù)字式游標(biāo)卡尺的零點(diǎn)。將數(shù)字式游標(biāo)卡尺量爪合攏，打開(kāi)數(shù)字式游標(biāo)卡尺的電源（按“mm/in”鍵），按置零“0”鍵，數(shù)字表顯示“0.00mm”或“0.000in”。按“mm/in ”鍵，選擇數(shù)字表顯示“0.00mm”。測(cè)量銅棒長(zhǎng)度L。（2）銅棒直徑的測(cè)量。測(cè)量前，先核準(zhǔn)數(shù)字式螺旋測(cè)微計(jì)的零點(diǎn)。將數(shù)字式螺旋測(cè)微計(jì)合攏，打開(kāi)數(shù)字式螺旋測(cè)微計(jì)的電源（按“mm/in ”鍵），按置零“0”鍵，數(shù)字表顯示“0.00mm”或“0.000in”。按“mm/in ”鍵，選擇數(shù)字表顯示“0.00mm”。測(cè)量銅棒直徑D。4. 用數(shù)字式天平稱圓管、小球、銅棒的質(zhì)量打開(kāi)DT500數(shù)字式天平電源，穩(wěn)定后，數(shù)碼顯示“0.0”，按“TARE”鍵校零。校零后就可以稱被測(cè)物體的質(zhì)量了。如在使用過(guò)程中，誤按了“CAL”鍵，則關(guān)閉數(shù)字式天平，需重新啟動(dòng)。【數(shù)據(jù)與結(jié)果】1測(cè)量數(shù)據(jù)記錄表（1） 用普通游標(biāo)卡尺測(cè)圓管的內(nèi)、外直徑和高（見(jiàn)表1-1）。表1-1 數(shù)據(jù)表 零點(diǎn)讀數(shù)： ；示值誤差： ；單位： 項(xiàng)目 N外徑D1內(nèi)徑D2高度H12345（2） 用普通螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)小球的直徑（見(jiàn)表1-2）。表1-2 數(shù)據(jù)表 零點(diǎn)讀數(shù)D0： ；示值誤差： ；單位： 項(xiàng)目 ND讀D=D讀-D012345（3）用數(shù)字式游標(biāo)卡尺、數(shù)字式螺旋測(cè)微計(jì)測(cè)量銅棒長(zhǎng)度、直徑，見(jiàn)表1-3。表1-3 數(shù)據(jù)表 項(xiàng)目 N長(zhǎng)度直徑D123452數(shù)據(jù)處理 （1）對(duì)多次直接測(cè)量結(jié)果的總不確定度的估計(jì)：先求各直接測(cè)量的最佳值（平均值）： 然后求實(shí)驗(yàn)結(jié)果總不確定度其中 總不確定度為 最后把測(cè)量結(jié)果表示為 （單位） （2）間接測(cè)量結(jié)果的計(jì)算及合成不確定度的確定。圓管的體積：結(jié)果記為（單位）鋼球的體積：結(jié)果記為 （單位） 銅棒的體積：3圓管、鋼球、銅棒的密度4實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和討論【思考題】（1）游標(biāo)卡尺的測(cè)量準(zhǔn)確度為0.01mm，其主尺的最小分度的長(zhǎng)度為0.5mm，試問(wèn)游標(biāo)的分度數(shù)（格數(shù)）為多少？以毫米作單位，游標(biāo)的總長(zhǎng)度可能取哪些值？（2）如圖1-7的這些游標(biāo)卡尺主尺最小刻度值是多少？游標(biāo)的分度數(shù)V是多少？ 游標(biāo)卡尺的分度值是多少？它們的讀數(shù)是多少？（在這些圖中，第一把尺是為了確定分度值，第二把尺為了讀數(shù)）把答案填入表1-4內(nèi)。圖1-7 游標(biāo)卡尺表1-4 數(shù)據(jù)表圖 號(hào)主尺最小刻度值（mm）游標(biāo)分度數(shù)N游標(biāo)尺