大学物理实验：游标卡尺的使用与注意事项

游标卡尺是一种常用的测量长度的精密仪器，可用来测量物体的长度、孔深和直径等.

游标卡尺主要由主尺D和游标（副尺）F两部分组成，如图2-1-1所示.游标紧贴着主尺滑动，外量爪A，B用来测量物体的长度、外径；内量爪A′，B′用来测量物体的内径或内部长度；尾尺C用来测量孔或槽的深度；固定螺丝K用来固定游标，便于读数.使用游标卡尺时，应特别注意保护内、外量爪不被磨损，卡住待测物体时，松紧要适当.

图2-1-1　游标卡尺

为了提高游标卡尺的精度，在主尺上附有一个可以沿主尺移动的游标.以游标来提高测量精度的方法，不仅用在游标卡尺上，而且还广泛地用于其他仪器上.尽管游标的长度不同，它上面的分度格数不一，但基本原理与读数方法是一样的.下面以10分度的游标卡尺为例，简单说明其原理，20分度、50分度游标卡尺的原理与此相仿.

所谓10分度游标卡尺，就是将游标进行10等分，使其总长等于主尺的9个最小分格的长度，如图2-1-2所示.当卡尺的量爪合拢时，游标的零刻度线与主尺的零刻度线对齐，游标上的第10根刻度线与主尺的第9根刻度线对齐，如果主尺的最小分度值为1mm，显然，游标的最小分度值就是0.9mm，即主尺上每小格与游标上每小格相差0.1mm.

图2-1-2　10分度游标

对于一般情况，若游标上有n个分格，它的总长度与主尺上（n-1）个最小分格的总长度相等，主尺的最小分度值为a，则游标的最小分度值b为

主尺的最小分度值与游标的最小分度值的差值为

这个差值δ称为游标卡尺的分度值，也称游标的精度.游标卡尺的仪器误差一般就是它的精度.当主尺与游标的零刻度线对齐时，游标上第k根刻度线与主尺上第k根刻度线相距为kδ.显然，若此时游标向右移动δ时，则游标、主尺上第1根刻度线对齐，游标向右移动2δ时，则游标、主尺上第2根刻度线对齐，以此类推.因此，测量某物体的长度l时，若游标零刻度线所对应的主尺的整数刻度值为l0，如图2-1-3所示，那么，△l可根据游标上第k根刻度线与主尺刻度线对齐而求得

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图2-1-3　游标卡尺读数举例

因此，物体的长度为

根据图2-1-3的具体刻度读数，可以看出，游标零刻度线所对应的主尺的整数刻度值为l0=9mm，游标上第8根刻度线与主尺刻度线对齐，即，因此，物体的实际长度为

实际上，游标卡尺的分度值（即精度）在卡尺上已标明，具体测量时，可直接读取测量值.

在游标卡尺上所用的游标称为直游标.在物理实验仪器中，还常见到另一种游标，称为角游标.分光计上的读数装置就是角游标，其原理与直游标原理相似，需要注意的是，角游标一般是以角度的单位——度、分、秒来刻度的.

角游标是附在圆刻度盘（弧形主尺）上的小弧尺，它可沿着圆刻度盘同轴转动，如图2-1-4所示，根据游标原理，此角游标的精度θ为

读数方法与直游标相同，在图2-1-4中，读数为165°44′.

图2-1-4　角游标读数举例