游标卡尺如何从常规走向变异

江苏 王举村

游标卡尺如何从常规走向变异

江苏 王举村

解码仪器原理，实现能力跨越。

游标卡尺是科研和工程技术上常用的测长工具，具有结构简单、使用方便、精度中等和测量范围大等特点，可以用它来测量零件的外径、内径、长度、宽度、厚度、深度和孔距等，其读数方法不像直尺那样简单，根据其测量原理，现给大家介绍游标卡尺的读数方法，供学习交流。

一、常规游标卡尺

1.构造：主要部分是一条主尺和一条可以沿着主尺滑动的游标尺，也称游标。按准确程度来分有三种，测量时可分别准确到0.1mm、0.05mm、0.02mm。

2.读数：整毫米L0由主尺读出，再加上精确度Δx乘以游标尺上与主尺某一刻度对齐的刻度数N，读数d＝L0＋NΔx。例如：图1中①②的读数分别为2.98cm、6.170cm。

二、变异的游标卡尺

在有些测量中根据实际情况要对游标卡尺进行改造，使用起来更加方便，下面举例说明。

1.角度仪

【例1】在一些实验中需要较准确地测量物体转过的角度，为此人们在这样的仪器上设计了一个可转动的圆盘，在圆盘的边缘标有刻度（称为主尺），圆盘外侧有一个固定不动的圆弧状的游标尺，如图2所示（图中画出了圆盘的一部分和游标尺）。圆盘上刻有对应的圆心角，游标尺上把与主尺上9°对应的圆心角等分为10格。试根据图中所示的情况读出此时游标上的0刻度线与圆盘的0刻度线之间所夹的角度为________。

【解析】因为游标尺上把与主尺上9°对应的圆心角等分为10格，所以将精确度为0.1mm的游标卡尺的原理和读数方法迁移到这里，就可得到该游标卡尺的精确度为，主尺上的整数部分为19°，游标尺上的第7条刻度线与主尺上的第26条刻度线相重合，则其小数部分为7×0.1°＝0.7°，故总的读数为19°＋0.7°＝19.7°。

【点评】圆弧状的游标卡尺在较精确的角度测量仪器中经常用到，广泛应用于角度的实际测量中。这种创新的信息题能引发学生的进一步思考，加深对游标卡尺原理、读数方法的理解。

2.外径仪

【例2】有一种在工厂实际使用的游标卡尺如图3所示，它是普通游标卡尺的变形。它把普通游标卡尺两个卡脚改成了斜的，两个斜卡脚与主尺都成126°52′12″（图中的∠DAC＝∠EBC＝126°52′12″，已知tan63°26′06″＝2.00），其他部分未作改动，这种卡尺专门用来测量圆柱形或球形工件的外径。两个斜脚之间不放被测工件时，游标尺的“0”刻线恰与主尺的“0”刻线对齐，两个斜脚之间放上被测圆柱形或球形工件，使工件与主尺、两斜脚都相切，即共有三个切点，如图3中的D、C、E。图3所示的被测球形工件的直径为________mm。

【解析】游标尺的“0”刻线恰与主尺的“0”刻线对齐时，两个斜脚之间不放工件，说明此时A与B点是重合的，放工件后，两“0”刻线间距就是A、B间距。过C、E作垂线，找出球形工件的球心O点，连接OB。由题意知：C是AB的中点、∠EBO＝63°26′06″、tan∠EBO＝2.00，求出OC＝2CB＝AB，再由图3读出两“0”刻线距离L＝12mm＋6× 0.05mm＝12.30mm，即OC＝AB＝12.30mm，则被测球形工件的直径为24.60mm。

【点评】本题是在“练习游标卡尺”的基础上进行拓宽、创新的一道实验信息题，解决的关键是知道卡尺读数就是两“0”刻线距离，也是AB之间的距离，并且能熟练使用数学方法进行运算。该题使学生深深体会到只有掌握了丰富的科学知识才能把仪器设计得如此精妙。

3.标尺“稀疏”的游标卡尺

【例3】有一种游标卡尺，与普通游标卡尺不同，它游标尺的刻线看起来就很“稀疏”，使得读数时清晰明了，方便了使用者正确读取数据。如果此游标尺的刻线是将“39mm等分成20份”，

（1）那么它的准确度是________mm；

（2）用它测量某一物体的厚度，如图4所示，正确的读数是________mm。

【点评】这种新式卡尺与传统卡尺的准确度以及读数方法是一模一样的，只是新式游标尺的刻度较大，比原刻度多出了一个整数毫米而已。此题并非杜撰，新出厂游标卡尺大都是这种新式的，另外还有19mm等分成10份，99mm等分成50份两种。

（作者单位：江苏省连云港市赣榆区海头高级中学）