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实验十长度的测量及测量工具的选用【实验目的】1.正确使用刻度尺、游标卡尺和螺旋测微器。2.掌握误差和有效数字的概念,能够对各种长度测量仪器进行准确读数。【实验原理】1.刻度尺:(1)仪器构造。在木板、塑料或金属上每隔1mm等间隔地刻一条线,如图所示。(2)设计原理。常用的刻度尺的最小分度一般为1mm,使用时估读到毫米的下一位。2.刻度尺的使用:(1)刻度尺应与被测物体平行。(2)读数时要估读到刻度尺最小刻度的下一位。3.游标卡尺:(1)构造:如图所示,由主尺、游标尺、内测量爪、外测量爪、深度尺、紧固螺钉等组成。(2)用途。内测量爪:用来测量槽的宽度和管的内径;外测量爪:用来测量零件的厚度和管的外径;深度尺:固定在游标尺上,用来测量槽、孔和筒的深度;紧固螺钉:读数时,为了防止游标尺移动,旋紧它可使游标尺固定在主尺上。(3)原理:利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。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多的小等分刻度少1mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的,如表:刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1mm的差值精确度(可准确到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm(4)读数:若用x表示由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,则记录结果表达为(x+K×精确度)mm。4.螺旋测微器:(1)构造:如图所示是常用的螺旋测微器。它的小砧A和固定刻度S固定在框架F上,旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起,通过精密螺纹套在S上。(2)原理:测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5mm,即旋钮K每旋转一周,P前进或后退0.5mm,而可动刻度H上的刻度为50等份,每转动一小格,P前进或后退0.01mm。即螺旋测微器的精确度为0.01mm。读数时估读到毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺。(3)读数:测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出,小数部分由可动刻度读出。测量值(毫米)=固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻线是否露出)+可动刻度数(估读一位)×0.01(毫米)如图所示,固定刻度示数为2.0mm,不足半毫米而从可动刻度上读的示数为15.0,最后的读数为2.0mm+15.0×0.01mm=2.150mm。【实验器材】毫米刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器。【使用方法】1.刻度尺的使用方法:(1)使用前要观察刻度尺的零刻度线、量程及最小刻度值,根据待测物的大小和所需达到的测量准确度,选择合适的刻度尺。(2)测量物体的长度时,刻度尺要放正,尺面沿着所测物体的长度放置,刻度线紧贴被测物体。(3)通常测量时,将刻度尺的零刻度线与被测长度的起始端对齐;使用零刻度线已被磨损的刻度尺时,则可以让某一整数刻度线与被测长度的起始端对齐。(4)观察示数时,视线应与刻度尺垂直,并与刻度线正对。(5)读数时,应估读到最小刻度的下一位。2.游标卡尺的使用方法:(1)用软布将测量爪擦干净,使其并拢,选用游标和主尺身的零刻度线对齐的游标卡尺。(2)测量时,右手拿住尺身,大拇指移动游标尺,左手拿待测外径(或内径)的物体,使待测物位于外测量爪(或内测量爪)之间,当与测量爪紧紧相贴时,即可读数。(3)如图所示,一游标卡尺的主尺最小分度为1毫米,游标尺上有10个小等分间隔,游标尺的第0个格左边的主尺上的格为2.9cm,所以主尺读数为29mm。因为游标尺上10个小格的长度与主尺9个小格的长度相等,所以,游标尺的每一个格比主尺的每一个格少0.1mm,现用此卡尺来测量工件的直径。因为游标尺的第7个格与主尺上的某个格对齐,所以游标尺的第0个格与主尺上的它左边的格相差0.7mm,所以游标尺的读数为0.7mm,该工件的直径为29mm+0.7mm=29.7mm。(4)读数方法:游标卡尺的读数可分为四步:第一步:看游标尺总刻度确定精确度;第二步,看游标尺零线,读出整数;第三步:看游标尺与主尺对齐线读出小数(不要估读);第四步:将上面的整数和小数两部分相加,即得总长度。3.螺旋测微器的使用方法:(1)标准零位:测量前使测微螺杆和测砧并拢,可动刻度的零点若恰好与固定刻度的零点重合,旋出测微螺杆,否则应加以修正。(2)测量:转动旋钮,将测微螺杆旋出,把被测物体放入测砧与测微螺杆之间的夹缝中,转动旋钮,当测微螺杆将要接触物体时,再轻轻转动微调旋钮,当听到“喀喀”的声音时(表面待测物刚好被夹住),然后转动锁紧手柄。(3)进行读数:利用螺旋测微器测量时,被测物体的长度的整数毫米数由固定刻度读出,小数部分由可动刻度读出,测量值(毫米)=固定刻度(毫米)+可动刻度×0.01(毫米)。【选用原则】1.测量工具必须满足被测对象检测内容的要求,使被测对象在量程范围内。2.测量工具的测量极限误差必须小于或等于被测工件或物体所能允许的测量极限误差。3.经济合理,降低测量成本。【注意事项】1.使用刻度尺时应注意的两点:(1)正确放置的关键是做到:尺边对齐被测对象,必须放正重合,不能歪斜;尺的有刻度的面必须紧贴被测对象,不能“悬空”。(2)正确观察的关键是视线在终端刻度线的正前方,视线与刻度面垂直,看清大格数及小格数。2.使用游标卡尺的注意事项:(1)游标卡尺都是根据刻度线对齐来读数的,所以都不再往下一位估读,有效数字的末位与游标卡尺的精度对齐。(2)测量物不可在钳口间移动或压得太紧,以免磨损钳口或损坏工件。(3)使用游标卡尺时先松动固定游标的坚固螺钉,轻推游标尺。(4)测量物上被测距离的连线必须平行于主尺。(5)读数时,先将游标尺固定,取下被测物体再进行读数。(6)不能用游标卡尺测表面粗糙物体,也不允许被测物体在测爪间滑动,防止摩擦。3.使用螺旋测微器的注意事项:(1)旋钮旋转两周测微螺杆才前进1mm。因此,在可动刻度上读数前,先要判断可动刻度的左边缘的位置,看它是在固定刻度尺0.5mm刻度线的左侧还是右侧,两种情况下的读数是不一样的。(2)螺旋测微器读数时必须估读到0.001mm这一位置上。(3)当测砧和测微螺杆并拢时,可动刻度的零点与固定刻度的零点不相重合,将出现零误差,应加以修正,即在最后测长度的读数上去掉零误差的数值。(4)测量完毕后,要使测砧与测微螺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。