图2-3 游标卡尺结构图
1．内量爪；2．外量爪；3．锁紧螺钉；4．游标；5．主尺；6．测深尺
主尺与游标上每个分格的差值
??a?b?1a （2-19） n以实验室常用的n=50的游标尺(习惯上叫做“五十分游标尺”)为例，如图2-4所示，主尺上一分格长是a=1mm，游标上50分格的总长等于49mm，一个分格的长度是b=0.98mm，△=0.02mm，△是由主尺的刻度值和游标的刻度值之差给出的，因此，△不是估读的，它是游标卡尺能读准的最小数值，即是游标尺的分度值，也称为游标尺的精度值，利用游标卡尺测长度是读数都应写到毫米的百分位上。
图2-4五十分游标卡尺
游标只给出毫米以下的读数，毫米以上的读数要从主尺上读取，测量物体的长度时，应先从游标尺“0\刻度线在主尺的位置读出毫米的整数位l，再看游标尺的哪一条刻度线与主尺的某条刻度线对齐（若没有正好对齐的线，则取最接近对齐的线），从游标上读出毫米的小数位?l，然后两者相加即得到所测长度的读数。即：
L?l??l?l?i?? （2-20） 式中，i表示游标上第i条刻度线与主尺上的某一刻度线对齐，i??为游标上的读数。
图2-5为图2-3的读数放大图，从游标的“0”刻度线位置读出／=59ram，游标上第23条刻度线与主尺上的某一刻度线对齐，i=23，△=0.02mm，?l?i???0.46mm，
图2-5游标卡尺读数示例
L=59+0.46=59.46mm。
为了读数方便，在五十分游标尺的游标刻度线下标有0，l，?，9等数字，这样，?l的值可直接从游标上读出，如标有“2”的刻线与主尺对齐，则△l=0.20mm。标有“5\的刻线与主尺对齐，则△l=0.50mm，等等。
使用游标卡尺的注意事项：
(1) 用软布将量爪擦干净，使其并拢，查看游标和主尺身的零刻度线是否对齐。如果对齐就可以进行测量：如没有对齐则要记取零误差：游标的零刻度线在尺身零刻度线右侧的叫正零误差，在尺身零刻度线左侧的叫负零误差（这件规定方法与数轴的规定一致，原点以右为正，原点以左为负）。
(2) 测量时，右手拿住尺身，大拇指移动游标，左手拿待测外径（或内径）的物体，使待测物位于外测量爪之间，当与量爪紧紧相贴时，即可读数。
(3) 测量时，应先拧松紧固螺钉，移动游标不能用力过猛。两量爪与待测物的接触不宜过紧。不能使被夹紧的物体在量爪内挪动。
(4) 读数时，视线应与尺面垂直。如需固定读数，可用紧固螺钉将游标固定在尺身上，防止滑动。
(5) 游标卡尺使用完毕，用棉纱擦拭干净。长期不用时应将它擦上黄油或机油，两量爪合拢并拧紧紧固螺钉，放入卡尺盒内盖好。
(6) 游标卡尺是比较精密的测量工具，要轻拿轻放，不得碰撞或跌落地下。使用时不要用来测量粗糙的物体，以免损坏量爪，避免与刃具放在一起，以免刃具划伤游标卡尺的表面，不用时应置于干燥地方防止锈蚀。
【实验内容与要求】
1. 安装转动惯量实验仪
按照图2-2安装转动惯量实验仪，将光电传感器的信号传输线9连接到转动惯量测试仪，调整光电门10的位置和高度使挡光杆7处于其缺口中央且能遮住发射、接收红外光线的小孔，旋紧光电门位置固定螺丝。 2. 调整扭摆面水平
调整扭摆基座底脚螺丝5，使水平仪3的气泡位于中心。 3.测量待测物体的外型尺寸和质量
用游标卡尺测出塑料圆柱体（高、矮）的直径、金属圆筒的内、外径（各测量3次）、金属细长杆长度，用电子天平称衡各个物体的质量（各测量1次）。 3.测定金属载物盘（夹具）的转动惯量Io
测定金属载物盘（夹具）的转动惯量Io见原理部分及式（2-13），注意旋紧夹具与转轴固定螺丝12，将圆柱放置到载物盘上后，还须旋紧夹具与待测物紧固螺丝7。 4.测定扭摆弹簧的扭转常数K
测定扭摆弹簧的扭转常数K见原理部分及式（2-14）或（2-15），注意将圆柱放置到载物盘上后，须旋紧夹具与待测物紧固螺丝7。 5.测量与计算待测物体的转动惯量
分别将塑料圆柱、金属圆筒放置到载物盘上，旋紧夹具与待测物紧固螺丝7，分别测量这些待测物体的转动惯量（写出计算的详细过程），并与理论值比较，求百分误差。
撰写实验报告时要求根据转动惯量的定义推导圆柱体、圆筒、细杆的转动惯量理论公式。
6. 验证转动惯量平行轴定理（实验设计项目、选做）
测量滑块的质量和高度，计算其转动惯量。测量金属细杆的转动惯量，将滑块穿到金属细杆上并且改变滑块在金属细杆上的位置，测量滑块穿过金属细长杆、距转轴不同距离时的转动惯量，验证转动惯量平行轴定理。
【注意事项】
1. 由于弹簧的扭转常数K值不是固定常数，它与摆动角度略有关系，摆角在90°左右基本相同，在小角度时变小。
2. 为了降低实验时由于摆动角度变化过大带来的系统误差，在测定各种物体的摆动周期时，摆角不宜过小，摆幅也不宜变化过大。
3. 光电探头宜放置在挡光杆平衡位置处，挡光杆不能和它相接触，以免增大摩擦力矩。 4. 机座应保持水平状态。
5. 在安装待测物体时，其支架必全部套入扭摆主轴，并旋紧紧固螺丝，否则扭摆不能正常工作。
6. 用电子天平称衡的物体的质量不能超过1Kg，称衡物体时要轻放轻拿。
【思考问题】
1. 本实验是如何测定扭摆的仪器常数（弹簧的扭转常数）K和金属载物盘（夹具）的转
动惯量I0的？
2. 圆柱体的轴心与转轴重合放置时的转动惯量和圆柱体的轴心与转轴垂直，且质心通过
转轴放置时的转动惯量相等吗？为什么？
表2-1 测量物体的转动惯量数据表
物体 名称 质 量(kg) 几何尺寸（10?2m） 周 期 (s) 理 论 值 (kg?m2) 实 验 值 (kg?m2) 金夹属具载物盘T0 ?T02I1 I0?2T1?T02= () T0 塑料圆柱（高） D1 T1 1I1??mD12= 8D1 T1 D外 金属圆筒D外 T2 21KT222??m（D外?D内）I2?I2?I084?2 D内 = = D内 T2 塑料圆柱（矮）D3 T3 1??mD32 I38= I3?= KT324?2?I0 D3 T3 金属细杆 L T4 1??mL2 I412= KT42 I4?4?2= L T4 ?I其中，K?4?2212? N?m T1?T0 表2-2 验证转动惯量平行轴定理数据表 滑块质量m x (10m)?2(kg) 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 滑块的高10?2ml 摆动周期 T5 备注：1.x为对称滑块离金属细杆中心的距离。 2.I滑块为一个圆柱形滑块，当其轴心垂直转轴、而转轴又经过其质心转动时的转动惯量：I滑块? () l T5(s) 实验值 (10?4kg?m2) K2I?T5 24?理论值 (10?4kg?m2) I??I4?2I滑块?2mx 百分差（%） 21122m(D滑块外?D滑块内)ml2。 1612