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螺旋测微器和游标卡尺的使用

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螺旋测微器和游标卡尺的使用

螺旋测微器和游标卡尺的使用 长度、质量测量是最基本的测量之一,科学实验和生产实践中许多测量都与长度、质量 测量有关。不少定量的物理仪器,其标度均按一定长度来划分,比如,用温度计测温度和用 电流表或电压表测电流或电压时,就是准确观测水银柱在温度标尺上的距离和电表指针在表 头标尺上的距离来量度的。 长度测量的仪器和方法有多种多样, 最基本的测量工具要算米尺、 游标卡尺和螺旋测微计。如果所要测量的物体无法直接接触测量或物体的线度很小且测量要 求准确度很高,则可用其它更精密的仪器(如读数显微镜)或其它更适合的测量方法。测量 物体质量的种类很多,但大多数是以杠杆原理为基础而设计的,如物理天平、分析天平、精 密天平等,也有一些测量微小变化力的秤,根据胡克定律制作,如焦利秤、扭秤等。 【实验目的】 (1)掌握游标卡尺、螺旋测微计和天平的使用方法。 (2)测量物体的密度。 (3)巩固有关误差、实验结果不确定度和有效数字的知识,熟悉数据记录、处理及测量 结果表示的方法。 【实验原理】 1.游标原理及读数方法 游标卡尺是一种能准确到0.1mm以上的较精密量具,用它可以测量物体的长、宽、高、 深及工件的内、外直径等。它主要由按米尺刻度的主尺和一个可沿主尺移动的游标(又称副 尺)组成。常用的一种游标卡尺的结构如图1-1 所示。D 为主尺,E 为副尺,主尺和副尺上 有测量钳口 AB 和 AB,钳口 AB用来测量物体内径,尾尺C 在背面与副尺相连,移动副尺 时尾尺也随之移动,可用来测量孔径深度, F 为锁紧螺钉,旋紧它,副尺就与主尺固定了。 A BF D C 0.02mm 图 1-1 游标卡尺构 01234567891011 12 13 cm 造图 游标卡尺的分度原 理如果用a表示主 E尺最小分度值,用 度N表示游标分 A B 数。 通常设计N个游 标分格的长度与主尺上(vN 1)个分格的总长度相等,利用v倍主尺最小刻度值(va)与 游标上最小刻度值之差来提高测量的精度。游标上最小刻度值为b,则有 Nb  vN 1a 其差值为 vN  11 va  b  va a a NN 倍数v称为游标系数,通常取1 或 2。由此可知, 主尺 a 一定时,N越大,其差值(vab)越小,测 a 3241 05 量时读数的准确度越高。 该差值通常称为游标 N 01234567890 的分度值或精度,这就是游标分度原理。不同型 号和规格的游标卡尺,其游标的长度和分度数可 游标 以不同,但其游标的基本原理均相同。本实验室 图 1-2 主尺与游标尺 所用的是游标系数为 1 的 50 分度游标卡尺。 N50,a1mm,分度值为 1 0.02mm,此值正是测量时能读到的最小读数(也是仪器的 50 示值误差) 。如图1-2 所示。 读数时,待测物的长度L可分为两部分读出后再相加。先在主尺上与游标“ 0”线对齐的 位置读出毫米以上的整数部分L1,再在游标上读出不足1mm的小数部分L2,则L  L 1  L2。 1 例如图 1-3 所示的游标尺L2 kmm,k 为游标上与主尺某刻线对得最齐的那条刻线的序数。 N 112 读数为L 1  0,L2 k 0.24mm。所以L  L 1  L2 0.24mm。许多游标卡尺的游标 N50 上常标有数值,L2可以直接由游 12 340 5 标上读出。如图 1-3,可以从游 标上直接读出L2为0.24mm。 7890 05612342.螺旋测微计原理 螺旋测微计是螺旋测微量具 对齐中的一种, 其它还有读数显微镜、 光学测微目镜及迈克尔孙干涉仪 图1-3 50分度游标卡尺 的读数部分也都是利用螺旋测微 原理而制成的。 螺旋测微计是一种较游标卡尺更精密的量具,常用来测量线度小且准确度要求较高的物 体的长度。较常见的一种螺旋测微计的构造如图1-4 所示。 71234568 0 图 1-4 图 1-尺架 待测物 5-螺母 6-固定 8-棘轮 0 45 40 螺旋测微计构造 9 0-25mm 0.01mm 2-固定测砧3- 体4-测微螺杆 套管 套管7-测分筒 9-锁紧装置 该量具的核心部分主 要由测微螺杆和螺母 套管所组成,是利用螺旋推进原理而设计的。测微螺杆的后端连着圆周上刻有 N 分格的微分 筒,测微螺杆可随微分筒的转动而进、退。螺母套管的螺距一般取0.5mm,当微分筒相对于 螺母套管转一周时, 测微螺杆就沿轴线方向前进或后退0 .5mm;当微分筒转过一小格时, 测 0.5 微螺杆则相应地移动mm 距离。可见,测量时沿轴线的微小长度均能在微分筒圆周上准 N 确地反映出来。 比如N50,则能准确读到0.5/500.01mm,再估读一位,则可读到0.001mm,这正是称螺旋 测微计为千分尺的缘故。 圆周分度的读数准线 实验室常用的千分尺的示 20 20 0.5mm分度线 值误差为0.004mm。 15 15读数时,先在螺母套管的 标尺上读出 0.5mm 以上 0mm5 10 0mm 5 10 的读数,再由微分筒圆周 固定标尺的读数准线 (a)(b) 1-5图 螺旋测微计测量长度 上与螺母套管横线对齐的位置上读出不足0.5mm的数值, 再估读一位, 则三者之和即为待测 物的长度。如图1-5 所示。 (a)L50.50.1505.650mm (b)L50.1505.150mm 3.物体的密度 如果物体的质量为m,体积为V,则物体的密度为 m  V 只要测出物体的质量和体积,根据公式就可以算出物体的密度。 【实验仪器】 普通游标卡尺、数字式游标卡尺、普通螺旋测微计、数字式螺旋测微计、数字式天平及待测 物。 【实验内容】 1.用游标卡尺测量圆管的体积 (1)测量前,先核准游标卡尺的零点。将量爪合拢,检查游标的“ 0”线是否与主尺的“0” 线对齐,如未对齐,则需记下零点读数,以便进行修正。 (2)测量时,用外量爪测外径D1和高 H,用内量爪测内径D2。左手拿待测物,右手持尺, 大拇指轻转小轮,使待测物轻轻卡住即可读数,不要使物体在被卡住时用力移动,以免损坏 量爪。 (3)重复测量圆管的内径、 外径和高各5 次,并记下读数, 同时也记下游标卡尺的示值误差 Δ示。 2.用螺旋测微计测量小球的体积 0 (1)测量前,进行 “零”点核准。在测砧 5 与测杆之间未放物体(小球)时,轻轻转动棘 0 45轮,待听到发出 “轧、轧”之声时即停止转动。 然后观察微分筒 “0” 线与螺母套管的横线是否 对齐。若未对齐,则此时的读数为零读数。零 (a)(b) 读数有正、 负, 测量结果需予以修正。 如图 1-6 图1-6螺旋测微计测量小球体积 所示。 (a)D00.021mm (b)D0-0.029mm (2)测量时,将待测物放于测砧与测杆之间,转动微分筒,当测杆与待测物快要接触时,再 轻转棘轮,听到“轧、轧”声音时停止转动,进行读数。 (3)重复测小球直径5 次,记下每次的读数及螺旋测微计的示值误差。 (4)测量完毕后, 要使测砧与测杆之间留有一定的空隙, 以免受热膨胀时两接触面因挤压而 被损坏。 3.用数字式游标卡尺、数字式螺旋测微计测量铜棒的体积 (1

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