游标卡尺原理及读数方法

1游标卡尺结构及各部分的作用

如图1（详见书）。图中A为外测量爪，用于测量外径、长度、零件厚度等；B为内测量爪，用于测量槽的宽度或管的内径等；C为深度尺，用于测量槽和筒的深度等。

2测微原理，读数方法

2.1测微原理，读数方法

下面主要以10分度游标卡尺为例说明。如课本图实-2（重画于图2），当左右测量爪重合时，游标尺的零刻线与主尺上的零刻线对齐，此时只有游标尺上的第十条刻线与主尺上的第九条对齐，其它均不对齐。主尺上每一小格宽度为1毫米，游标尺上有10个小格（这种游标尺称为10分游标），将主尺上9格（即9毫米）分成10等份，故游标尺上的每一小格为主尺上的9/10，即0.9毫米，这样游标尺上每一小格比主尺的每一小格相差0.1毫米。主尺和游标尺上对应的一等份差值，叫精确度（用K表示），它体现了测量的准确程度，游标卡尺正是利用主尺和游标尺上每一小格之差，来达到提高精确度的目的，这种方法叫示差法。

常用卡尺中的20分度尺，是把游标总长19mm等分为20小格；50分度尺则是把游标总长49mm等分为50小格，故它们的精度K分别为120mm=0.05mm和150mm=0.02mm。

如图3为10分度游标卡尺测量某物体长度的示意图，此时游标尺上的第六条刻度线与主尺上的某一条对齐，则被测物体的长度（即两个0刻线之间的距离）为：

这就是教材上“被测薄片的厚度不超过1毫米时，游标尺上第几条线与主尺的某一刻线重合，就表示薄片的厚度是零点几毫米。”的来历。游标测微原理是利用游标分度与主尺分度的微小差异，把微小量累积起来进行对比而判定读数的。如图4是用游标卡尺测物体ab长度的示意图，物体ab的长度即两个零刻度之间的长度，也就是两个测量爪之间的长度。测量时物体的a端与主尺的零刻线对齐，b端在主尺的第七与第八条刻线之间，显然，物体的长度比主尺的七格多ΔL。将游标的零刻线与被测物体的b端紧密接触，查得游标的第六条刻线与主尺上的刻线对齐，故物体的长度为：L=L0+nK=7mm+6×0.1mm=7.6mm，即主尺上的读数L0加上游标上的读数nK。

读数规律：整毫米数由主尺上读出，小于1毫米的数从游标尺上读出。公式L=L0+nK中，对10分游标K取1/10毫米（即0.1毫米）；对20分游标K取1/20毫米（0.05毫米）；对50分游标K取1/50毫米（即0.02毫米）。

2.2为什么20分度和50分度卡尺不估读呢？

对50分度和20分度的游标，在判定游标尺上哪一条与主尺上某一条对齐时，已经很费劲了。似乎不止一条对齐了，此时只能根据经验估计哪一条对得较齐，就已经有估读了，故按上述规律读数时不再估读了。实际上10分度卡尺往往也不估读。

2.3究竟如何判游标的“0”刻度线是否与主尺上某刻度线对齐？

依据前述原理，若游标的零刻度线与主尺某刻线真正对齐，则游标的最后一条刻度线必然与主尺另外一条刻度对齐。故要判断游标的零刻度线是否与主尺某刻度线真正对齐，应看游标的最后一条刻度线是否对齐主尺上的另外一条刻度线，据此，2003年全国高考理综23题图2（见图5）中的放大图应设置在游标的最末一条刻度线处，且对准5.7cm处主尺刻度线，才有答案0.800厘米的得出。

2.4一个普适的卡尺读数方法

测量结果=游标上0刻度线以前的主尺毫米数（L0）+对准主尺某刻度线上非零刻度线数（n）乘以精度（k），简记：结果=L0+nK。

说明上法中游标0刻度线以前？意指，当认为游标零刻线已对准主尺某刻度线时，L0不能记录主尺上该刻度线的数据，而应记录为主尺上该刻度线的前一条刻度线数据。“非零刻度线”是指n不能取零。

3巩固提高，加深拓宽

对照教材上的几幅力（课本实图-3、实图-4），练习20分游标和50分游标的读数。

思考由测量结果42.7毫米推算出游标上的第几条刻线与主尺上的哪条刻线对齐？

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。

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