游標卡尺和螺旋測微器的正確使用

馮鵬 荊利莉

高中長度測量儀器主要以毫米刻度尺、游標卡尺及螺旋測微器為主，其中高中恒定電流實驗中測量導線的直徑等多數情況會應用游標卡尺及螺旋測微器，所以二者也是高考重點考察的實驗讀數儀器.根據本人的研究及在其他資料和網上資料的介紹，我總結了關于游標卡尺及螺旋測微器的正確使用方法.希望能對高中一線教師的教學有所幫，對高中生的學習有所指導.

1 游標卡尺

1.1 結構（圖1）

1.2 作用

利用內測量爪可以測量槽的寬度和管的內徑，利用外測量爪可以測量零件的厚度和管的外徑.深度尺與游標尺連在一起，可以測槽和筒的深度.

1.3 游標卡尺的使用方法

將量爪并攏，查看游標和主尺身的零刻度線是否對齊.如果對齊就可以進行測量.測量時，右手拿住尺身，大拇指移動游標，左手拿待測外徑（或內徑）的物體，使待測物位于外測量爪之間，當與量爪緊緊相貼時，即可讀數.

1.4 刻度尺

常用刻度尺的最小刻度為1 mm.用刻度尺測量物體的長度時要注意以下幾點：

（1）刻度線緊貼被測物，眼睛正對刻度線讀數，以避免視差.

（2）為防止因端頭磨損而產生誤差，常選擇某一刻度線為測量起點，測量的長度等于被測物體的兩個端點在刻度尺上的讀數之差.

（3）毫米以下的數值要估讀一位，估讀最小刻度值的1/10.

（4）測量精度要求高時，要進行重復測量后取平均值.可用“累積法”測細金屬絲的直徑或一張白紙的厚度.

1.5 游標卡尺原理

（1） 10分度游標卡尺的原理（圖2）

主尺的最小分度是1 mm，游標尺上有10個小的等分刻度它們的總長等于9 mm，每格0.9 mm，因此游標尺的每一分度與主尺的最小分度相差0.1 mm，當左右側腳合在一起，游標的零刻度線與主尺的零刻度線重合時，只有游標的第10條刻度線與主尺的9 mm刻度線重合，其余的刻度線都不重合.游標的第一條刻度線在主尺的1 mm刻度左邊0.1 mm處，游標的第二條刻度線在主尺的2 mm刻度左邊0.2 mm處，等等.

游標的第幾條刻度線與主尺的刻度線重合，就是零點幾毫米.

（2） 20分度游標卡尺的原理

主尺的最小分度是1 mm，游標尺上有20個小的等分刻度它們的總長等于19 mm，每格0.95 mm，因此游標尺的每一分度與主尺的最小分度相差0.05 mm，當左右側腳合在一起，游標的零刻度線與主尺的零刻度線重合時，只有游標的第20條刻度線與主尺的19 mm刻度線重合，其余的刻度線都不重合.游標的第一條刻度線在主尺的1 mm刻度左邊0.05 mm處，游標的第二條刻度線在主尺的2 mm刻度左邊0.1 mm處，等等.

游標的第n條刻度線與主尺的刻度線重合，就是0.05×n毫米.

（3） 50分度游標卡尺

主尺的最小分度是1 mm，游標尺上有50個小的等分刻度它們的總長等于49 mm，每格0.98 mm，因此游標尺的每一分度與主尺的最小分度相差0.02 mm， 當左右側腳合在一起，游標的零刻度線與主尺的零刻度線重合時，只有游標的第50條刻度線與主尺的49 mm刻度線重合，其余的刻度線都不重合.游標的第一條刻度線在主尺的1 mm刻度左邊0.02 mm處，游標的第二條刻度線在主尺的2 mm刻度左邊0.04 mm處，等等.

游標的第n條刻度線與主尺的刻度線重合，就是0.02×n毫米.

（4） 如何快速找到“游標尺上與主尺重合的刻線”？

先按照一般刻度尺的讀數方法估讀一個不足1 mm的數，再根據這個數到游標尺上相應位置去找.20、50分度游標尺很容易出現“同時有兩條刻線與主尺對準”的情況，讀數時應選“對得更準”的一條.讀數不需要估讀到分度值的下一位.（“游標主尺的讀數是準確值，用游標估計的數字也是準確的.米尺估讀的最后一位數帶有主觀判斷，是可疑的，屬于不準確數”）.

小結：游標卡尺的讀數=主尺讀數+游標讀數×精度

步驟：①判斷精度；②讀出主尺上的讀數.（以mm位單位后再轉化為cm） 在主尺上讀數時，一定要讀游標零刻線左邊最近的主尺刻度線的值；③讀游標上的讀數.（不需要估讀）.

注：①精度：線度/分度.如10分度的精度為0.1mm，20分度的精度為0.05mm，50分度的精度為0.02 mm.

②末尾的零不能隨便省去.

③10分度的游標卡尺的讀數應有1位小數（以mm為單位）；20和50分度的游標卡尺的讀數應有兩位小數（以mm為單位）；由mm換算到其他單位時小數不要變，如15.0 mm=1.50 cm.

④10分度卡尺，讀數的末位（10-1 mm ）可以是0～9中的數字；20分度卡尺，讀數的末位（10-2 mm）只能是0或5；50分度卡尺讀數的末位（10-2 mm）可以是0、2、4、6、8中的數字.

1.6 游標卡尺的保管及注意事項

（1）游標卡尺是比較精密的測量工具，要輕拿輕放，不得碰撞或跌落地下.使用時不要用來測量粗糙的物體，以免損壞量爪，不用時應置于干燥地方防止銹蝕.

（2）測量時，應先擰松緊固螺釘，移動游標不能用力過猛.兩量爪與待測物的接觸不宜過緊.不能使被夾緊的物體在量爪內挪動.

（3）讀數時，視線應與尺面垂直.如需固定讀數，可用緊固螺釘將游標固定在尺身上，防止滑動.

（4）實際測量時，對同一長度應多測幾次，取其平均值來消除偶然誤差.

（5）游標卡尺使用完畢，用棉紗擦拭干凈.長期不用時應將它擦上黃油或機油，兩量爪合攏并擰緊緊固螺釘，放入卡尺盒內蓋好.

（6）不可以用游標卡尺量度粗糙物體以免損傷側角.

2 螺旋測微器

螺旋測微器的工作原理：螺旋測微器又名千分尺，它是一種測量長度的儀器（圖4）.

2.1 原理和使用

螺旋測微器是依據螺旋放大的原理制成的，即螺桿在螺母中旋轉一周，螺桿便沿著旋轉軸線方向前進（順時針）或后退（逆時針）一個螺距的距離.因此，沿軸線方向移動的微小距離，就能用圓周上的讀數表示出來.螺旋測微器的精密螺紋的螺距是0.5 mm，可動刻度有50個等分刻度，可動刻度旋轉一周，測微螺桿可前進或后退0.5 mm，因此旋轉每個小分度，相當于測微螺桿前進或后退這0.5/50=0.01 mm.可見，可動刻度每一小分度表示0.01 mm，所以以螺旋測微器可準確到0.01 mm，即精度為0.01 mm.由于還能再估讀一位，可讀到毫米的千分位，故又名千分尺.

2.2 螺旋測微器使用注意事項

（1）轉動保護旋鈕K′不可太快，否則由于慣性會使接觸壓力過大使被測物變形，造成測量誤差，更不可直接轉動大旋鈕去使測桿夾住被測物，這樣往往壓力過大使測桿上的精密螺紋變形，損傷量具.

（2）被測物表面應光潔，不允許把測桿固定而將被測物強行卡入或拉出，那會劃傷測桿和測砧的經過精密研磨的端面.

（3）輕拿輕放，防止掉落摔壞.

（4）用畢放回盒中，存放中測桿P和測砧A不要接觸，長期不用，要涂油防銹.

2.3 讀數

讀數公式：測量讀數=固定刻度+半刻度+可動刻度（+估讀位）

可動刻度（+估讀位）=固定刻度的中心水平線與可動刻度對齊的位置的讀數×0.01 mm

（1）看半刻度是否露出，固定刻度上的刻度值是以mm為單位；讀數時，特別要注意固定刻度上表示0.5 mm 的刻度線是否從“旋轉套”邊緣露出，避免少讀0.5 mm.可根據“可動刻度”上“0”的位置來判斷：“0”在基準線上方即未露出，“0”在基準線下方即已露出.

（調零后，可動刻度上0每轉一圈應該與固定刻度或半刻度對齊）

（2）可動刻度要估讀一位，小數點后應保留三位有效數字（以mm做單位）.

（3）固定刻度上的最小刻度為0.5 mm（在中線的上側）；可動刻度每旋轉一圈前進（或后退）0.5 mm，即精密螺紋的螺距為0.5 mm，在可動刻度的一周上平均刻有50條刻線，所以相鄰兩條刻線間代表0.01 mm.

如圖5讀數時，從固定刻度上讀取整、半毫米數，然后從可動刻度上讀取剩余部分（因為是10分度，所以在最小刻度后應再估讀一位，類似刻度尺估讀一位），再把兩部分讀數相加，得測量值，結果用毫米作單位.圖5中的讀數應該是6.702 mm.

測量值=6.5+20.3×0.01 mm=6.703 mm（6.702 mm～6.704 mm均正確）

其中20.3中的0.3是估讀.

2.4 螺旋測微器的零誤差

當螺旋測微器的兩小砧靠在一起時，如果尺的讀數不為零，則此時的讀數稱為它的零誤差. 如果可動刻度的零刻度線在固定刻度的橫線上方，零誤差為正，在測量后的讀數中應加上這個零誤差.如果可動刻度的零刻度線在固定刻度橫線的下方，則零誤差為負，在測量后的讀數中應減去這個零誤差.

2.5 注意事項

（1）測量前要檢查零點讀數，并對測量數據作零點修正.

（2）檢查零點讀數和測量長度時，切忌直接轉動測微螺桿和微分筒，而應輕輕轉動棘輪旋柄.

（3）測量完畢應使測砧和測微螺桿留有間隙，以免因熱脹而損壞螺紋.

典型例題 某同學用游標卡尺和螺旋測微器分別測量一薄的金屬圓片的直徑和厚度，讀出圖6中的示數，該金屬圓片的直徑的測量值為[CD#3]cm，厚度的測量值為[CD#3]mm.

解析 游標卡尺是20分度的，可精確到0.05 mm，其主尺讀數為1.2 cm，游標尺讀數為

8×0.005 cm=0.040 cm.所以金屬圓片直徑為1.240 cm.螺旋測微器固定刻度讀數為

1.5 mm，可動刻度讀數為0.183 mm，厚度測量值為1.683 mm.

答案 1.240 1.683

易誤警示 千分尺必須估讀，在高中階段不要求游標對卡尺估讀.