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读数入门

螺旋测微器怎么读

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要点

螺旋测微器(千分尺)的精度(分度值)= 螺距 ÷ 可动刻度(微分筒)格数:0.5 mm ÷ 50 = 0.01 mm,1 mm ÷ 100 = 0.01 mm。读数 = 固定刻度读数 + 可动刻度上对准基准线的格数 × 精度,再减去带符号的零误差。用棘轮夹住被测物,测量时螺杆只朝一个方向转。

本页目录
  1. 螺距怎么测?
  2. 螺旋测微器的精度
  3. 螺旋测微器怎么读数?
  4. 正零误差和负零误差怎么判断?
  5. 棘轮和回程误差
  6. 测金属丝直径(物理实验)
  7. 要不要估读?
  8. 在 KELIBRON 中练习
  9. 参考资料
  10. 完整复现
  11. 在实训室中练习
  12. 常见问题

螺距怎么测?

螺距是旋钮转一整圈螺杆前进的距离。把螺杆转 x 整圈,在固定刻度上读出它移动了 y,螺距 = y ÷ x。印度 NCERT 十一年级实验手册写的常见螺距是 1 mm 和 0.5 mm。

螺旋测微器的精度

可动刻度转过一格,螺杆移动 螺距 ÷ n,n 为可动刻度的格数,这就是精度(分度值)。

螺距可动刻度精度说明
1 mm100 格0.01 mm固定刻度只刻整毫米
0.5 mm50 格0.01 mm转两圈前进 1 mm;固定刻度另有半毫米刻线

NCERT 手册把精度 0.001 mm 的称为 micrometer screw。车间里同一种量具叫外径千分尺。

螺旋测微器怎么读数?

  1. 固定刻度读数:微分筒边缘露出的最后一条刻线。0.5 mm 螺距的,看半毫米刻线有没有露出。
  2. 可动刻度读数:对准固定刻度基准线的那一格。
  3. 读数 = 固定刻度读数 + 可动刻度格数 × 精度。
  4. 减去带符号的零误差。

NCERT 手册的例子:固定刻度 0.5 cm,可动刻度第 2 格,精度 0.001 cm:0.5 + 2 × 0.001 = 0.502 cm。

  • 螺距 0.5 mm、50 格:固定刻度露出 3.5 mm,可动刻度 27 格 → 3.5 + 27 × 0.01 = 3.77 mm。
  • 螺距 1 mm、100 格:固定刻度 2 mm,可动刻度 46 格 → 2 + 46 × 0.01 = 2.46 mm。

正零误差和负零误差怎么判断?

用棘轮让测微螺杆与测砧接触。可动刻度零线对准基准线,没有零误差;读数大于零,零误差为正;小于零,为负。

  • 正零误差:合拢后读数比零略大,基准线对着第 n 格(小号格),零误差 = +n × 精度。精度 0.01 mm、对着第 2 格,为 +0.02 mm。
  • 负零误差:合拢后读数比零略小,基准线对着 N 格刻度中的大号格 n,零误差 = −(N − n) × 精度。100 格、对着第 97 格,为 −(100 − 97) × 0.01 = −0.03 mm。

每个读数都要修正:真实值 = 测得值 − 零误差。零误差 +0.02 mm 时,3.77 mm 修正为 3.75 mm;零误差 −0.03 mm 时,2.46 mm 修正为 2.49 mm。

棘轮和回程误差

用棘轮把螺杆旋到被测物上,听到第一声“咔”就停。直接拧微分筒容易用力过大,细金属丝会被压得变形。NCERT 要求沿金属丝至少测四处,每处都这样夹持。

回程误差来自螺杆与螺母磨损后的间隙:螺杆不转也会滑动一小段。NCERT 手册的办法是测量时只朝一个方向转。这样能减小它,但不能完全消除。

测金属丝直径(物理实验)

金属丝不一定圆,也不一定粗细均匀。NCERT 实验 2 的做法:在一处测直径 d₁,在同一截面把金属丝转 90° 再测 d₂,取 d = (d₁ + d₂)/2;沿金属丝再换三处重复,取平均后减去零误差。

用刻度尺粗测一次,可以发现差了 10 倍或 100 倍的读数,这类错误多半出在单位换算上。

要不要估读?

看课程要求。NCERT 把精度 0.01 mm 当作这把量具能测的最小长度;国内一些物理实验讲义要求再估读一位,读到 0.001 mm;按这个要求,基准线正对第 27 格时记作 3.770 mm。以讲义或老师的要求为准。

在 KELIBRON 中练习

实训室的机械式外径千分尺就是 0–25 mm 的螺旋测微器:螺距 0.5 mm,微分筒 50 格,精度 0.01 mm;数显式读到 0.001 mm。可以在 Ø12 销上练读数,也可以测 0.50 mm 钢垫片的厚度,对应 NCERT 实验里的薄片。错误用法“零位未校”会让读数多出 +0.02 mm。实训室没有螺距 1 mm、100 格的螺旋测微器,也不模拟回程误差。

参考资料

  1. NCERT, Laboratory Manual Physics Class XI, Experiment 2: Use of screw gauge (pitch, least count, zero error, backlash error) · NCERT
  2. ISO 3611:2023 — Geometrical product specifications (GPS) — Dimensional measuring equipment — Design and metrological characteristics of micrometers for external measurements (按编号引用,无公开页面) · ISO
  3. 南昌大学物理实验中心,《密度的测量》实验讲义(游标卡尺读数;螺旋测微器读数与零点误差修正) · 南昌大学
  4. D. Flack, Callipers and Micrometers, NPL Measurement Good Practice Guide No. 40, Issue 2, 2014 (first issued 2001) · National Physical Laboratory
  5. NCERT, Laboratory Manual Physics Class XI, Part I: Major skills in physics practical work (significant figures, errors) · NCERT

这些来源怎样用、怎样核对,见关于 KELIBRON。

完整复现

复现外径千分尺:测量磨削销 Ø12外径 · 0:28在实训室观看 → 分步跟做 → 下载视频 (13.6 MB)

由实训室按领域命令复现;读数与判定来自测量模型。

在实训室中练习

常见问题

螺旋测微器的精度是多少?

一般是 0.01 mm:螺距 1 mm、可动刻度 100 格,或螺距 0.5 mm、50 格。通式:精度 = 螺距 ÷ 可动刻度格数。

螺距是什么?

旋钮转一整圈螺杆前进的距离,常见 1 mm 或 0.5 mm。转 x 圈,把移动的距离除以 x 就得到螺距。

负零误差怎么修正?

合拢后读数比零略小、N 格刻度的第 n 格对着基准线时,零误差 = −(N − n) × 精度。读数减去它,等于加上它的大小。

回程误差是什么,怎么避免?

螺纹磨损产生间隙,螺杆会不转而滑动一小段。测量时只朝一个方向旋转螺杆。

动手试一试

在三维实训室中打开同样的场景,自己读一次数。

在实训室中打开 →

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