運(yùn)用半格估讀法解決電表讀數(shù)問(wèn)題

根據(jù)現(xiàn)行教學(xué)大綱和高考物理考試說(shuō)明的要求，目前高中物理涉及兩種電表讀數(shù)問(wèn)題，一是學(xué)生用電流表和電壓表的讀數(shù)問(wèn)題，二是多用電表的讀數(shù)問(wèn)題。由于電表的讀數(shù)結(jié)果只能是唯一的(除了末位估計(jì)值允許有誤差)，無(wú)論采用哪種方法讀數(shù)結(jié)果必須相同。準(zhǔn)確進(jìn)行讀數(shù)要遵循以下原則是。

1.讀數(shù)末位應(yīng)該有一位估計(jì)值，但不能一次讀數(shù)有兩位估計(jì)值。因?yàn)榈谝晃灰呀?jīng)是估計(jì)的了，雖然有效但不可靠，再估計(jì)下一位就毫無(wú)意義了。這跟我們使用最小刻度是毫米的刻度尺道理是一樣的。

2.要按有效數(shù)字規(guī)律讀數(shù)，所有讀數(shù)小數(shù)點(diǎn)后的有效數(shù)字應(yīng)對(duì)齊。

根據(jù)以上這兩個(gè)原則，我們遇到的讀數(shù)問(wèn)題并不難解決，難的只是當(dāng)指針恰好指在整數(shù)位上時(shí)，小數(shù)點(diǎn)后到底該有幾個(gè)“0”，這里介紹一種方法叫做“半格估讀法”，即當(dāng)指在整數(shù)位上時(shí)，將指針向左或向右移過(guò)半格，根據(jù)移過(guò)半格的讀數(shù)和有效數(shù)字應(yīng)對(duì)齊的原則就可以確定讀數(shù)是幾位了。

例1:按照有效數(shù)字規(guī)則讀出下列電表的測(cè)量值:電流表接0—0.6A量程時(shí)讀數(shù)為_(kāi)______A;接0—3A量程時(shí)讀數(shù)為?________A;電壓表接0—3V量程時(shí)讀數(shù)為_(kāi)____V;接0—15V量程時(shí)讀數(shù)為_(kāi)________V。

分析與解:本題的正確答案分別為0.16A，0.80A，2.15V，10.8V。這里要解決幾個(gè)疑問(wèn):(1)為什么接0—3A量程時(shí)讀數(shù)為0.80A而不是0.8A?(2)為什么接0—15V量程時(shí)讀數(shù)只有一位小數(shù)?

(1)將電流表指針從此位置向右移過(guò)半格，其讀數(shù)在0.8—0.9之間，為0.85A，考慮到有效數(shù)字應(yīng)對(duì)齊的原則，小數(shù)點(diǎn)后應(yīng)該有兩位，故為0.80A。若指針在整數(shù)“1”上，應(yīng)讀作1.00A。

(2)接0—15V量程時(shí)，指針的位置在10.5—11之間，不少人會(huì)讀成10.75V，其實(shí)這里“7”已經(jīng)是估計(jì)值，再向后估計(jì)一位“5”是錯(cuò)誤的。另外，目前中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室多數(shù)使用2.5級(jí)J0407型或J0408型電流表和電壓表，即其最大的絕對(duì)誤差不超過(guò)量程的2.5%。由此可知量程為15V的電壓表其最大誤差為15V×2.5%=0.375V，誤差已出現(xiàn)在十分位上。而其他三種量程的誤差通過(guò)計(jì)算可知應(yīng)出現(xiàn)在百分位上。

小結(jié):學(xué)生用電流表和電壓表的讀數(shù)問(wèn)題，電流表接0—0.6A、0—3A、電壓表接0—3V量程時(shí)讀數(shù)的小數(shù)點(diǎn)后應(yīng)該有兩位，而電壓表接0—15V量程時(shí)讀數(shù)的小數(shù)點(diǎn)后只有一位。

例2:某同學(xué)使用多用電表直流電流100mA檔來(lái)測(cè)電流，示數(shù)如圖所示(右圖為指針?biāo)趨^(qū)域部分的放大圖)，讀數(shù)為_(kāi)________A;若使用直流電壓2.5V檔，讀數(shù)為_(kāi)______V;若使用直流電壓50V檔，讀數(shù)為_(kāi)_______V;若使用倍率為×100的歐姆檔，讀數(shù)為_(kāi)_______Ω。

分析與解:本題的正確答案分別為0.72A;1.80V;36.0V;6.1×102Ω。這里同樣有幾個(gè)疑問(wèn)要解決:(1)不同的電壓、電流檔怎樣選擇量程?(2)小數(shù)點(diǎn)后的“0”是如何確定的?⑶測(cè)電阻時(shí)讀數(shù)為什么是6.1×102Ω而非610Ω?

(1)多用電表的刻度盤(pán)看似比較復(fù)雜，仔細(xì)觀察一下，我們主要用兩種刻線，最上方的是歐姆檔刻線，其刻度是不均勻的;中間的是電流、電壓刻線，是均勻的，它標(biāo)有三種量程250、50、10，具體用哪種量程要看選擇了電流、電壓的哪個(gè)檔，這跟電流表有兩個(gè)量程道理是一樣的，只是多一個(gè)量程而已。比如電壓有2.5、10、50、250、500V檔，電流有0.5、1、10、100mA檔，如電壓選取500V檔，量程用50，最后讀數(shù)乘以10即可;最下方的是交流電壓2.5伏量程，其刻度也是不均勻的(一般用不到)。

(2)用100mA檔測(cè)電流時(shí)，選擇量程為“10”，最后再讀數(shù)乘以10，將指針向右移過(guò)半格，讀數(shù)在72—74之間，為73，即0.73A，有效數(shù)字對(duì)齊，可知0.72后不需要加“0”;用2.5V檔測(cè)電壓時(shí)，讀數(shù)為180，將指針向右移過(guò)半格，讀數(shù)在180—185之間，為183，即1.83V，小數(shù)點(diǎn)后應(yīng)有兩位，故答案為1.80V;用50V檔測(cè)電壓時(shí)，讀數(shù)為36，將指針向右移過(guò)半格，讀數(shù)在36—37之間，為36.5V，小數(shù)點(diǎn)后有一位，確定最后讀數(shù)應(yīng)為36.0V。

(3)測(cè)電阻時(shí)，只估讀一位，即6.1，乘以倍率100即可，若寫(xiě)成610就估計(jì)了兩位。

小結(jié):多用電表的讀數(shù)問(wèn)題應(yīng)根據(jù)所測(cè)量的物理量選擇相應(yīng)的量程:用“250”量程時(shí)，有效數(shù)字最多三位;用“50”量程時(shí)，有效數(shù)字最多三位;用“10”量程時(shí)，有效數(shù)字最多兩位(這里的“最多”出現(xiàn)在指針向右偏角較大時(shí))，最后用科學(xué)計(jì)數(shù)法表示測(cè)量結(jié)果。