高中物理儀表的估讀問(wèn)題

張貴洲 李 娜

“物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。”物理概念和規(guī)律是在觀察實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得到的,而實(shí)驗(yàn)教學(xué)又離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)測(cè)量。在估讀測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)學(xué)生往往非常困惑,不知道哪種儀器要估讀,如要估讀,應(yīng)估讀在哪一位。本文就高中階段儀器的估讀分類和估讀方法做一討論。

一、不需估讀的儀器

在高中階段不需要估讀的儀器:游標(biāo)卡尺、秒表、電阻箱、歐姆表(多用電表歐姆檔)。

1.游標(biāo)卡尺:按嚴(yán)格讀數(shù)規(guī)則,10分度的游標(biāo)卡尺應(yīng)估讀到0.01mm,但中學(xué)階段一般不估讀。

2.秒表:中學(xué)的機(jī)械秒表采用的是齒輪傳動(dòng),指針不可能停留在兩小格之間,所以不能估讀出比0.1s更短的時(shí)間。

3.電阻箱:各旋鈕對(duì)應(yīng)的指示數(shù)乘以面板上標(biāo)記的倍數(shù)之和為阻值,不需估讀。

4.歐姆表(多用電表歐姆檔):是粗略測(cè)電阻的儀器,因?yàn)楸肀P刻度不均勻,可按半刻度估讀。但現(xiàn)在中學(xué)階段一般不估讀。

二、需要估讀的儀器

在高中階段需要估讀的儀器:在常用的測(cè)量?jī)x器中,刻度尺、螺旋測(cè)微器、測(cè)力計(jì)(彈簧測(cè)力計(jì))、電流表(多用電表安培檔)、電壓表(多用電表伏特檔)、天平、溫度計(jì)等讀數(shù)時(shí)都需要估讀。因?yàn)樽罱K的讀數(shù)要以有效數(shù)字的形式給出,而有效數(shù)字的最后一位數(shù)字為估計(jì)數(shù)字,應(yīng)和誤差所在位置一致,在實(shí)際操作中,究竟估讀到哪一位數(shù)字,應(yīng)由測(cè)量?jī)x器的精度(即最小分度值)和實(shí)驗(yàn)誤差要求兩個(gè)因素共同決定。

(一)估讀到哪一位的方法

儀器測(cè)量的準(zhǔn)確程度決定了儀器的誤差:誤差的大小決定了它的最小分度,儀器最小分度顯示它每次測(cè)量的絕對(duì)誤差的大小,可以粗略地認(rèn)為每次測(cè)量的絕對(duì)誤差是它最小刻度的一半,哪一位出現(xiàn)誤差,就讀到那一位為止。這種讀法俗稱“半格估讀”。按照這個(gè)讀法,中學(xué)階段一般可根據(jù)測(cè)量?jī)x器的最小分度來(lái)確定讀數(shù)誤差出現(xiàn)的位置,對(duì)于常用的儀器可按上述方法讀數(shù)。

(二)“半格估讀”示例

1.刻度尺:最小刻度是0.1cm,根據(jù)半格法0.1cm×1/2=0.05cm誤差出現(xiàn)在百分位,需要在刻度尺最小刻度的下一位再估讀一位。例如:圖中(a)應(yīng)讀成2.40cm,而不能讀成2.4cm;圖中(b)容易錯(cuò)讀成2cm,正確讀數(shù)應(yīng)為2.00cm。

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2.螺旋測(cè)微器:最小刻度0.01mm,根據(jù)半格法0.01mm×1/2=0.005mm誤差出現(xiàn)在千分位,需要估讀到千分位。例如:下圖螺旋測(cè)微器的讀數(shù)是1.130mm。

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3.測(cè)力計(jì)(彈簧測(cè)力計(jì)):以J2104型為例。最小刻度0.1N,根據(jù)半格法0.1N×1/2=0.05N誤差出現(xiàn)在百分位,需要估讀到牛的百分位。例如:右圖測(cè)力計(jì)讀數(shù)為2.70N。

4.電流表(多用電表安培檔):

(1)若是0～0.6A量程時(shí),最小分度是0.02A,根據(jù)半格法0.02A×1/2=0.01A誤差出現(xiàn)在安培的百分位,只估讀到安培的百分位,估讀半小格,不足半小格的舍去,超過(guò)半小格的按半小格估讀。

(2)若是0～3A量程時(shí),最小分度是0.1A,根據(jù)半格法0.1A×1/2=0.05A誤差出現(xiàn)在安培的百分位,只估讀到安培的百分位。

例如:下圖電流表接0～0.6A量程時(shí)讀數(shù)為0.30A;接0～3A量程時(shí)讀數(shù)為1.50A(或1.51A)。

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5.電壓表(多用電表伏特檔):

(1)若是0～3V量程時(shí),最小分度時(shí)0.1V,根據(jù)半格法0.1V×1/2=0.05V誤差出現(xiàn)在伏特的百分位,只估讀到伏特的百分位。

(2)若是0～15V量程時(shí),最小分度時(shí)0.5V,根據(jù)半格法0.5V×1/2=0.25V誤差出現(xiàn)在伏特的十分位,只估讀到伏特的十分位。例如:下圖電壓表接0～3V量程時(shí)讀數(shù)為2.20V;接0～15V量程時(shí)讀數(shù)為11.0V。

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6.天平:物理天平游碼的精度即每小格0.2g,根據(jù)半格法0.2g×1/2=0.1g誤差出現(xiàn)在克的十分位,讀數(shù)時(shí)的估讀是半格半格的估計(jì),只估讀到克的十分位。例如:天平中標(biāo)尺的正確讀數(shù)是13.6g。

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7.溫度計(jì):水銀溫度計(jì)測(cè)量范圍一般為0℃——100℃;煤油溫度計(jì)的測(cè)量范圍一般是-50℃——100℃。最小分度值一般為1℃。根據(jù)半格法1℃×1/2=0.5℃誤差出現(xiàn)在攝氏度的十分位,只估讀到攝氏度的十分位。例如:圖1讀數(shù)為-14.0℃,圖2讀數(shù)為58.0℃(或57.9℃)。

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作者單位:陜西吳起高級(jí)中學(xué)