古代的测量工具与现代游标卡尺

古代的测量工具
 
古代使用的测量工具主要是规、矩、准、绳。规就是画圆的圆规。矩是曲尺，可用于检查直角，画长方形和正方形。木工现在还在使用曲尺，学生和科研人员绘图用的三角板和丁字尺，是矩的进一步发展。准是水准器，用于检查是否水平。绳子可用于画直线和检测直线。准和绳，现在仍是木工和建筑工人的主要测量工具。
传说规矩是伏羲发明的。伏羲是古代神话传说中的人物，他和妹妹女娲是人类的始祖。山东嘉祥县汉代武梁祠石碑上刻有伏羲女娲像，伏羲手执矩，女娲手执规。规矩准绳这些测量工具到春秋战国时期，应用已经普遍。《吕氏春秋》中说：“为圆必以规，为方必以矩，为平直必准绳。”这是古籍中关于规矩准绳的明确记载。“没有规矩，不能成方圆”这句话就源于古代数学。
     司马迁在《史记》中写到大禹治水时有这样一段话： “ （禹）陆行乘车，水行乘舟，泥行乘橇。山行乘撵，左准绳，右规矩，载四行，以开九州，通九道 ” 。在这里，司马迁给我们展现了禹带领测量队治水的生动画卷。你看，禹带着测量人员，肩扛测量仪器，准、绳、规、矩样样具备。他们有时在陆地坐车行进，有时在水上乘船破浪，有时在泥泞的沼泽地里坐着木橇，有时穿着带铁钉的鞋登山。由此可见， “ 准、绳、规、矩 ” 是古代使用的测量工具。
 “ 准 ” 是古代用的水准器。这在《汉书》上就有记载。 “ 绳 ” 是一种测量距离、引画直线和定平用的工具，是最早的长度度量和定平工具之一。禹治水时， “ 左准绳 ” 就是用 “ 准 ” 和 “ 绳 ” 来测量地势的高低，比较地势之间高低的差别。 “ 规 ” 是校正圆形的用具。 “ 矩 ” 是古代画方形的用具，也就是曲尺。古人总结了 “ 矩 ” 的多种测绘功能，既可以定水平、测高、测深、测远，还可以画圆画方。一个结构简单的 “ 矩 ” ，由于使用时安放的位置不同，便能测定物体的高低远近及大小，它的广泛用途，体现了古代中国人民的无穷智慧。
然而， “ 准、绳、规、矩 ” 还不是最早的测量工具。 1952 年，人们在陕西省西安市半坡村发现了一处距今约六七千年的氏族村落遗址。在这个遗址中，有完整的住宅区，其中有四十六座圆形的或方形的房子，门都是朝南开的。由此可以断定，氏族人是能准确地辨别方向的。他们用什么办法来辨认方向呢？据推测，他们是观察太阳、星星来辨别方向的。
一般的物体，如树木、房屋等，在太阳光的照耀下，都会投射出影子来，人们在生产和生活实践中常常观察这些影子，慢慢地，人们发现这些影子不仅随着时间的推移而变化着，而且还发现这些影子的变化是有规律的。 “ 立竿见影 ” 便是我国古老的测量工作。古人们用 “ 立竿见影 ” 来确立方向，测定时刻，或者测定节气乃至回归年的长度等等。由此可以说，中国最古老、最简单的测量工具是 “ 表 ” ，也就是普通的竹竿、木竿或者石柱等物。人们从远古研究 “ 竿影 ” 不知有多少千万年了。经过长期的生产实践，人们通过 “ 竿影 ” 的丈量和推导，创造出一套 “ 测量高远术 ” 来， “ 立竿见影 ” 成了汉语中的一句成语。
游标卡尺
1．用途和构造
游标卡尺是比较精密的测量长度的工具，测量范围为十几个厘米，按其准确程度来分有三种，测量时可分别准确到0.1mm、0.05mm、0.02mm。 游标卡尺的构造如下图所示。

a.主尺 b.游标尺 c.深度尺 d.内测脚 e.外测脚
 
2．原理和使用
　　以准确度为0.1mm的游标卡尺为例，主尺的最小分度是1mm，游标尺上有10个小的等分刻度，它们的总长等于9mm，因此游标尺的每一分度比主尺的最小分度相差0.1mm，所以当左右测脚合在一起，游标的零刻线与主尺的零刻线重合时，除了游标的第十条刻线与主尺的9mm的刻线重合外，其余刻线都不重合。游标的第一条刻线在主尺的1mm刻线左边0.1mm处。游标的第二条刻线在主尺的2mm刻线左边0.2mm处，等等
　　在两测脚间放一张厚0.1mm的纸片，游标尺就向右移动0.1mm，这时它的第一条刻线与主尺的1mm刻线重合，其余刻线都与主尺上的刻线不重合。所以，被测薄片的厚度不超过1mm时，游标的第几条刻线与主尺的某一刻线重合，就表示薄片的厚度是零点几mm。
　　 在测量大于1mm的长度时，整的毫米数由主尺上读出，十分之几毫米从游标上读出。