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实验九　长度的测量及测量工具的选用
一、游标卡尺的测量原理及使用
1．游标卡尺的结构：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)，游标尺上还有一个深度尺(如图所示)。
2．用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。
3．原理：利用主尺的最小刻度与游标尺的最小刻度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样数量的小等分刻度的总长度少1
mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的，其精确度见下表：
刻度格数(分度)
刻度总长度
每小格与1
mm的差值
精确度(可准确到)
10
9
mm
0.1
mm
0.1
mm
20
19
mm
0.05
mm
0.05
mm
50
49
mm
0.02
mm
0.02
mm
4.读数：若用x表示从主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度)mm。需要注意的是，不管是哪种卡尺，K值均不需要估读。
如图所示，有一游标卡尺，主尺的最小刻度是1
mm，游标上有20个小的等分刻度。用它测量一工件的长度，图示的读数为104
mm＋0×0.05
mm＝104.00
mm。
5．使用游标卡尺的注意事项
(1)测量时，右手拿主尺，大拇指移动游标尺，左手拿待测物体。
(2)游标卡尺是比较精密的测量工具，使用时要轻拿轻放，移动游标尺不能用力过猛，两测量爪与待测物的接触不宜过紧。
(3)读数时，应通过紧固螺钉将游标尺锁定于主尺上。
典例　1如图所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为9
mm长10等分、19
mm长20等分、49
mm
长50等分，它们的读数依次为________
mm，________
mm，________
mm。
【自主解答】
解析：最上面图读数：整毫米是17，不足1毫米数是7×0.1
mm＝0.7
mm，最后结果是17
mm＋0.7
mm＝17.7
mm。
中间图读数：整毫米是23，不足1毫米数是10×0.05
mm＝0.50
mm，最后结果是23
mm＋0.50
mm＝23.50
mm。
最下面图读数：整毫米是3，不足1毫米数是9×0.02
mm＝0.18
mm，最后结果是3
mm＋0.18
mm＝3.18
mm。
答案：
17.7　23.50　3.18
二、螺旋测微器的测量原理及使用
1．结构
如图所示，测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、粗调旋钮D、微调旋钮D′、测微螺杆F是连在一起的，通过精密螺纹套在B上。
2．测量原理
螺旋测微器的螺距是0.5
mm，螺栓上可动刻度一周为50格，当螺栓每转一周时，前进(或后退)一个螺距0.5
mm。若螺栓每转过1格，前进(或后退)0.01
mm，因此螺旋测微器的精确度为
0.01
mm。
3．操作与读数
(1)操作：使用螺旋测微器时，将被测物体放在测砧A和测微螺杆F之间，先使用粗调旋钮D，在测微螺杆F快靠近被测物体时，改用微调旋钮D′，听到“咔咔”声音停止转动，并用止动旋钮止动，然后读数。
(2)读数：读数时，在固定刻度上读出大于
0.5
mm
的部分，在可动刻度上读出不足0.5
mm的部分，读可动刻度示数时还要注意估读一位数字。螺旋测微器的读数可用下式表示：螺旋测微器的读数＝固定刻度上的读数＋可动刻度上的读数×精确度。如图所示，读数为16.5
mm＋0.01×20.5
mm＝16.705
mm。
4．使用螺旋测微器的注意事项
(1)测量前应校对零点：使测砧A与测微螺杆F并拢，观察可动刻度零刻线与固定刻度的轴向线是否重合，以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻线是否重合。
(2)测量时，当测微螺杆F将要接触被测物体时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D′，当听到“咔咔”声时，停止转动，以避免F和被测物体间产生过大的压力。
(3)螺旋测微器应估读一位，即以mm作单位，读到小数点后面第三位。
典例　2某同学用如图甲所示的螺旋测微器测小球的直径时，他应先转动________到F靠近小球，再转动________到F夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动________使F固定后读数(以上均填仪器部件字母符号)。正确操作后，螺旋测微器的示数如图乙所示，则小球的直径是________
mm。
　
【自主解答】
解析：用螺旋测微器测小球直径时，先转动粗调旋钮D使测微螺杆F靠近被测小球，再转动微调旋钮H使测微螺杆F夹住小球，直到棘轮发出声音为止，拨动止动旋钮G使F固定后读数，读数为6.5
mm＋20.3×0.01
mm＝6.703
mm。
答案：D　H　G　6.703
三、长度测量工具的选用
1．根据测量所需要的精度来选择测量工具。例如，一个机器零件的加工尺寸要求误差不大于0.02
mm，如果用精度为1
mm的米尺来测量，显然无法达到测量要求，这时我们可选择游标卡尺进行测量。
2．根据对被测对象估计值的大小选择量程合适的测量工具。例如，测量一本书的长度，可用米尺，而不宜用游标卡尺或螺旋测微器。
3．符合测量的经济性。在保证测量精度的前提下，应全面考虑测量工具的成本、耐磨性、测量效率等因素，选择比较经济、测量效率较高的测量工具。
四、实验：
长度的测量
【实验目的】
1．测量空心圆筒的外径、内径和深度及大头针中间位置附近的直径。
2．学会使用游标卡尺和螺旋测微器，能根据实际需要选择合适的测量工具。
【实验器材】
游标卡尺、螺旋测微器、空心圆筒、大头针。
【实验方案】
1．实验原理和设计
应用游标卡尺测量空心圆筒的内径、外径和深度；用螺旋测微器测量大头针中间位置附近的直径。
2．数据测量
测量工具
测量结果
估读数值
测量误差
游标卡尺
螺旋测微器
【实验步骤】
1．游标卡尺
(一)
游标卡尺的零位校准：
步骤一：使用前，松开尺框上的紧固螺钉，将尺框平稳拉开，用布将测量面、导向面擦干净；
步骤二：检查“零”位：轻推尺框，使卡尺两个测量爪测量面合并，观察游标尺“零”刻线与主尺“零”
刻线是否对齐，游标尺尾刻线与主尺相应刻线是否对齐。否则，应送计量室或有关部门调整。
(二)
游标卡尺的测量方法(以测量空心圆筒外径为例)
步骤一：将被测物擦干净，使用时轻拿轻放；
步骤二：松开游标卡尺的紧固螺钉，向后移动外测量爪，使两个外测量爪之间距离略大于被测物体；
步骤三：一只手拿住游标卡尺的尺架，将待测物置于两个外测量爪之间，另一手向前推动游标尺，直至外测量爪与被测物接触为止，拧紧紧固螺钉。
步骤四：读数。
(三)游标卡尺的读数
(1)看清楚游标卡尺的分度，10分度的精度是0.1
mm，20分度的精度是0.05
mm,50分度的精度是0.02
mm;
(2)为了避免出错，最好用毫米而不是厘米作单位；
(3)看游标尺的零刻度线与主尺的哪条刻度线对准，或比它稍微偏右一点，以此读出毫米的整数值；
(4)再看与主尺刻度线重合的那条游标尺刻度线的数值n，则小数部分是nX(X表示精度)，两者相加就是测量值。
(1)测量内径尺寸时，测量爪应在圆筒的直径方向上测量。
(2)测量深度尺寸时，应使深度尺杆与被测工件底面相垂直。
2．螺旋测微器
(1)零位校准：当螺旋测微器的测砧与测微螺杆靠在一起时，尺的读数为0。
(2)测量操作：使用螺旋测微器时，旋转粗调旋钮，当测微螺杆快将被测物夹住时，勿再旋转粗调旋钮，此时应旋转微调旋钮，听到“咔咔”声后，读取数值即可。
(3)测量读数：读数时，可从固定刻度上读出整数格数(每格0.5
mm)。0.5
mm以下的读数则由可动刻度读出，估读到0.001
mm位。
(4)位数处理：由于螺旋测微器精确到0.01
mm，且可估读，所以如果以mm为单位，最后读数中小数点后面一定要有3位小数，不够3位的，用0补齐。
说明：选用游标卡尺或螺旋测微器应进行多次测量。
【数据处理】
将测量的数据记入设计的表格中，并计算测量项目的平均值，分析测量到的数据并得出结论。
PAGE实验九　长度的测量及测量工具的选用
一、游标卡尺的测量原理及使用
1．游标卡尺的结构：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)，游标尺上还有一个深度尺(如图所示)。
2．用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。
3．原理：利用主尺的最小刻度与游标尺的最小刻度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样数量的小等分刻度的总长度少1
mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的，其精确度见下表：
刻度格数(分度)
刻度总长度
每小格与1
mm的差值
精确度(可准确到)
10
9
mm
0.1
mm
0.1
mm
20
19
mm
0.05
mm
0.05
mm
50
49
mm
0.02
mm
0.02
mm
4.读数：若用x表示从主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度)mm。需要注意的是，不管是哪种卡尺，K值均不需要估读。
如图所示，有一游标卡尺，主尺的最小刻度是1
mm，游标上有20个小的等分刻度。用它测量一工件的长度，图示的读数为104
mm＋0×0.05
mm＝104.00
mm。
5．使用游标卡尺的注意事项
(1)测量时，右手拿主尺，大拇指移动游标尺，左手拿待测物体。
(2)游标卡尺是比较精密的测量工具，使用时要轻拿轻放，移动游标尺不能用力过猛，两测量爪与待测物的接触不宜过紧。
(3)读数时，应通过紧固螺钉将游标尺锁定于主尺上。
典例　1如图所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为9
mm长10等分、19
mm长20等分、49
mm
长50等分，它们的读数依次为________
mm，________
mm，________
mm。
二、螺旋测微器的测量原理及使用
1．结构
如图所示，测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、粗调旋钮D、微调旋钮D′、测微螺杆F是连在一起的，通过精密螺纹套在B上。
2．测量原理
螺旋测微器的螺距是0.5
mm，螺栓上可动刻度一周为50格，当螺栓每转一周时，前进(或后退)一个螺距0.5
mm。若螺栓每转过1格，前进(或后退)0.01
mm，因此螺旋测微器的精确度为
0.01
mm。
3．操作与读数
(1)操作：使用螺旋测微器时，将被测物体放在测砧A和测微螺杆F之间，先使用粗调旋钮D，在测微螺杆F快靠近被测物体时，改用微调旋钮D′，听到“咔咔”声音停止转动，并用止动旋钮止动，然后读数。
(2)读数：读数时，在固定刻度上读出大于
0.5
mm
的部分，在可动刻度上读出不足0.5
mm的部分，读可动刻度示数时还要注意估读一位数字。螺旋测微器的读数可用下式表示：螺旋测微器的读数＝固定刻度上的读数＋可动刻度上的读数×精确度。如图所示，读数为16.5
mm＋0.01×20.5
mm＝16.705
mm。
4．使用螺旋测微器的注意事项
(1)测量前应校对零点：使测砧A与测微螺杆F并拢，观察可动刻度零刻线与固定刻度的轴向线是否重合，以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻线是否重合。
(2)测量时，当测微螺杆F将要接触被测物体时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D′，当听到“咔咔”声时，停止转动，以避免F和被测物体间产生过大的压力。
(3)螺旋测微器应估读一位，即以mm作单位，读到小数点后面第三位。
典例　2某同学用如图甲所示的螺旋测微器测小球的直径时，他应先转动________到F靠近小球，再转动________到F夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动________使F固定后读数(以上均填仪器部件字母符号)。正确操作后，螺旋测微器的示数如图乙所示，则小球的直径是________
mm。
　
三、长度测量工具的选用
1．根据测量所需要的精度来选择测量工具。例如，一个机器零件的加工尺寸要求误差不大于0.02
mm，如果用精度为1
mm的米尺来测量，显然无法达到测量要求，这时我们可选择游标卡尺进行测量。
2．根据对被测对象估计值的大小选择量程合适的测量工具。例如，测量一本书的长度，可用米尺，而不宜用游标卡尺或螺旋测微器。
3．符合测量的经济性。在保证测量精度的前提下，应全面考虑测量工具的成本、耐磨性、测量效率等因素，选择比较经济、测量效率较高的测量工具。
四、实验：
长度的测量
【实验目的】
1．测量空心圆筒的外径、内径和深度及大头针中间位置附近的直径。
2．学会使用游标卡尺和螺旋测微器，能根据实际需要选择合适的测量工具。
【实验器材】
游标卡尺、螺旋测微器、空心圆筒、大头针。
【实验方案】
1．实验原理和设计
应用游标卡尺测量空心圆筒的内径、外径和深度；用螺旋测微器测量大头针中间位置附近的直径。
2．数据测量
测量工具
测量结果
估读数值
测量误差
游标卡尺
螺旋测微器
【实验步骤】
1．游标卡尺
(一)
游标卡尺的零位校准：
步骤一：使用前，松开尺框上的紧固螺钉，将尺框平稳拉开，用布将测量面、导向面擦干净；
步骤二：检查“零”位：轻推尺框，使卡尺两个测量爪测量面合并，观察游标尺“零”刻线与主尺“零”
刻线是否对齐，游标尺尾刻线与主尺相应刻线是否对齐。否则，应送计量室或有关部门调整。
(二)
游标卡尺的测量方法(以测量空心圆筒外径为例)
步骤一：将被测物擦干净，使用时轻拿轻放；
步骤二：松开游标卡尺的紧固螺钉，向后移动外测量爪，使两个外测量爪之间距离略大于被测物体；
步骤三：一只手拿住游标卡尺的尺架，将待测物置于两个外测量爪之间，另一手向前推动游标尺，直至外测量爪与被测物接触为止，拧紧紧固螺钉。
步骤四：读数。
(三)游标卡尺的读数
(1)看清楚游标卡尺的分度，10分度的精度是0.1
mm，20分度的精度是0.05
mm,50分度的精度是0.02
mm;
(2)为了避免出错，最好用毫米而不是厘米作单位；
(3)看游标尺的零刻度线与主尺的哪条刻度线对准，或比它稍微偏右一点，以此读出毫米的整数值；
(4)再看与主尺刻度线重合的那条游标尺刻度线的数值n，则小数部分是nX(X表示精度)，两者相加就是测量值。
(1)测量内径尺寸时，测量爪应在圆筒的直径方向上测量。
(2)测量深度尺寸时，应使深度尺杆与被测工件底面相垂直。
2．螺旋测微器
(1)零位校准：当螺旋测微器的测砧与测微螺杆靠在一起时，尺的读数为0。
(2)测量操作：使用螺旋测微器时，旋转粗调旋钮，当测微螺杆快将被测物夹住时，勿再旋转粗调旋钮，此时应旋转微调旋钮，听到“咔咔”声后，读取数值即可。
(3)测量读数：读数时，可从固定刻度上读出整数格数(每格0.5
mm)。0.5
mm以下的读数则由可动刻度读出，估读到0.001
mm位。
(4)位数处理：由于螺旋测微器精确到0.01
mm，且可估读，所以如果以mm为单位，最后读数中小数点后面一定要有3位小数，不够3位的，用0补齐。
说明：选用游标卡尺或螺旋测微器应进行多次测量。
【数据处理】
将测量的数据记入设计的表格中，并计算测量项目的平均值，分析测量到的数据并得出结论。
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