高中物理(二上)
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Exp 1-2 螺旋測微器

一、螺旋測微器的構造:

1. 主尺固定在可旋轉套筒內圈的粗桿上,其上最小刻度為 0.5 mm。
2. 可旋轉套筒與中心軸螺桿連結,為可活動部份,套筒周圍的刻度稱為副尺。
3. 由固定趾與中心軸的可動趾輕輕夾住待測物體,即可測量物體的大小。

4. 微調螺的作用:
(1) 微調螺內附有壓縮彈簧及卡榫,可以控制固定趾與可動趾間的壓力大小。
(2) 在測量時,旋轉套筒使可動趾慢慢靠近待測物體;最後快要接近碰觸時,要改為旋轉微調螺,使可動趾與待測物體輕輕接觸,不可繼續旋轉套筒去擠壓物體。
(3) 當轉動微調螺時,滑過卡榫會發出「喀、喀、喀」的響聲。通常設定以三響為準,使夾在二趾之間的物體承受一定大小的壓力,以確保量度時物體不致變形而影響精確度。

註:正確的講法是校準歸零時以三響表示二趾之間承受一定大小的壓力,測量物體時也以三響表示二趾之間的物體承受相同大小的壓力,則測量物體與校準歸零的儀器誤差恰可相抵,即表示兩個動作若有誤差時,此二誤差應相同,則相減之後誤差將等於零。

       

二、螺旋測微器的原理:

1. 主尺的精密度:即其最小刻度,通常為 0.5 mm (在主尺中央標線兩側劃有刻度線,一側為整數刻度,另一側為 0.5 刻度)。

2. 螺旋測微器的精密度:由副尺與主尺的配合而得,為副尺的最小刻度。

(1) 原理:
 a. 套筒旋轉一周時,螺桿進退一螺距 = d mm
 b. 套筒邊緣的副尺等分為 m 刻度,則精密度 = d/m mm

(2) 例1:
 a. 套筒旋轉一周時,螺桿進退一螺距 = 0.5 mm
 b. 套筒邊緣的副尺等分為 50 刻度,則精密度 = 0.5/50 mm = 1/100 mm = 0.01 mm

       
  歸零時:副尺邊緣對齊主尺零刻度;副尺零刻度對齊主尺中央標線

       
        套筒旋轉一周,恰能進退 0.5 mm (圖中套筒旋轉了 12 圈,副尺邊緣對齊主尺 6 mm)

       

三、讀取螺旋測微器數據的方法:

1. 副尺的邊緣 (即套筒的邊緣) 在主尺的 a 與 a + 0.5 之間,而副尺的 c 刻度與主尺中央標線對齊時,加在最後一位的估計數字應為 0,則:
 待測距離:x\; =\; a\; +\; c.0\, \times \, 0.01

       

2. 副尺的邊緣在主尺的 a + 0.5 與 a + 1 之間,而副尺的 c 刻度不能與主尺中央標線對齊時,若在 c 與 c + 1 之間判斷,加在最後一位的估計數字為 d,則:
 待測距離:x\; =\; a.5\; +\; c.d\, \times \, 0.01

       

【範例】在螺旋測微器的實驗中,若得到如圖的結果,則待測距離為 _____。

           

【範例】在螺旋測微器的實驗中,若得到如圖的結果,則待測距離為 _____。

           


四、校準歸零(進階延伸)

1. 螺旋測微器的零位校正在使用一段時間後,常會有不準確的現象,所以在使用螺旋測微器測量物體之前,一定要先做校準歸零的動作,測量的結果才不致產生系統誤差。

2. 校準歸零:將套筒旋轉至可動趾與固定趾快要接觸時,改為轉動微調螺,直到二者相互接觸,聽到卡榫發出撞擊聲響「喀、喀、喀」三響為止。此時套筒的邊緣應與主尺的 0 刻度對齊,且副尺的 0 刻度應與主尺的中央標線對齊。

3. 若套筒的邊緣與主尺的 0 刻度不能對齊,此時副尺的 0 刻度也不會與主尺的中央標線對齊,則測量結果需要作歸零修正,需要加減一修正項:
(1) 若在校準歸零時,套筒的邊緣在主尺 0 刻度之右時,先記錄此時讀出的數據為 \Delta \, x;表示爾後在測量物體的長度時,需要從測得讀數減去修正項 \Delta \, x
 待測距離:x\; =\; (\, a\; +\; c.d\, \times \, 0.01\, )\; -\; \Delta \, x

       

(2) 若在校準歸零時,套筒的邊緣在主尺 0 刻度之左時,先記錄此時讀出的數據為 \Delta \, x;表示爾後在測量物體的長度時,需要從讀數加上修正項0.5\; -\; \Delta \, x
 待測距離:x\; =\; (\, a\; +\; c.d\, \times \, 0.01\, )\; +\; (\, 0.5\; -\; \Delta \, x\, )

        
【範例】在螺旋測微器實驗時,先做校準歸零,發現套筒的邊緣位於主尺零刻度之右,如左圖所示。右圖表示測量某長度的結果,則待測長度的正確值應為 _____。

               

【範例】在螺旋測微器實驗時,先做校準歸零,發現套筒的邊緣位於主尺零刻度之左,如左圖所示。右圖表示測量某長度的結果,則待測長度的正確值應為 _____。

               

 

0最後修改紀錄: 2009/10/28(Wed) 18:48:53


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