對物理高考儀器儀表讀數的疑問和探討

摘 要：本文介紹了中學物理實驗上幾種實用的教具，并提出了它們的重要性以及在教學中怎樣合理使用。

關鍵詞：物理課堂；實用教具；書；嘴

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2012）08-076-1

一、問題的提出

2008年寧夏理綜有這樣一道物理實驗題：下圖為一正在測量中的多用電表表盤。（1）如果是用直流10mA檔測量電流，則讀數為 mA。（2）如果是用直流5V檔測量電壓，則讀數為V。

給出的參考答案是718mA和3.59mA，這樣讀數是否正確呢？這里牽涉到不確定度的問題。

二、高考考試說明中對儀器儀表讀數的要求

1.關于誤差。

認識誤差問題在實驗中的重要性，了解誤差的概念，知道系統誤差和偶然誤差，知道用多次測量求平均值的方法減小偶然誤差，能在某些實驗中分析誤差的主要來源，不要求計算誤差。

2.關于有效數字。

了解有效數字的概念，會用有效數字表達直接測量的結果，間接測量的有效數字運算不作要求，運算結果一般可用2~3位有效數字表示。

三、學生在儀器儀表讀數中的常見問題

1.千篇一律，全部估讀。很多學生在沒弄清楚讀數原理的情況下，認為所有的讀數都必須機械地估讀，造成多出一位的讀數錯誤。像10分度的游標卡尺的讀數，最小分度是0.1毫米，主尺上的任意一條刻度與游標上的第幾條刻度線最對齊，就用0.1mm×幾就可以了，不要再估算。

2.隨意加零，“確保”正確。部分學生讀數下來發現經常少了一個零，這時，他不去研究讀數的原理，而是讀數結束以后，人為地加一個零，甚至加兩個零，有時造成魚目混珠的現象，把不會讀的讀對了。

3.對格數估讀，再乘以最小分度值。有些學生認為讀數既然要估讀，在估讀比較困難的情況下，不能先對格數進行估讀，再乘以最小分度嗎？如右圖：很多學生讀作0.298A。理由是在0.2A后指針偏了4.9格，而每一格為0.02A，故0.02×4.9=0.298。實際應讀作多少呢？根據有效數字可疑位與不確定度數字關系，可如下確定：目前實驗室一般電表的精度等級為2.5級，則=（25/100）×0.6=0015A，不確定度數字處在百分位，則有效數字讀數也只需讀到百分位。對于上述這種情況，指針偏轉的格數以估讀半格為宜，即不足半格可舍去，超過半格可入上來，上例可計為偏過0.2A后5小格，讀數為0.30A。同理量程為15V的伏特表其不確定度為0.375V，故有效數字讀到十分位即可，也以半格來估讀。根據上述方法，08年寧夏理綜物理給出的電流表讀數答案是錯誤的，正確的應為7.2mA。

四、對儀器儀表讀數教學的理論探討

在實驗中，測量時要按照有效數字的規則來讀數，而測量儀器的讀數規則為：測量誤差出現在哪一位，讀數就相應讀到哪一位，在中學階段一般可根據測量儀器的最小分度來確定讀數誤差出現的位置，對于常用的儀器可按下述方法讀數：

①最小分度是“1”的儀器，測量誤差出現在下一位，下一位按十分之一估讀。

②最小分度是“2”或“5”的儀器，測量誤差出現在同一位上，同一位分別按二分之一或五分之一估讀。

③對歐姆表的讀數：待測電阻的阻值應為表盤讀數乘上倍數。為減小讀數誤差，指針應指表盤較中間的部分，否則需換檔，換檔后，需重新進行電阻調零．是否估讀由具體的情況而定。

五、對儀器儀表讀數的教學實踐

1.理解記憶。

對于中學物理實驗中常用的儀器，如游標卡尺、螺旋測微器、打點計時器、示波器、電流表、電壓表、多用電表、電阻箱、滑動變阻器等，特別是電學實驗中，電流表、電壓表的量程及接法選擇，滑動變阻器、電阻箱的選取，滑動變阻器分壓、分流接法的選取。要理解并記住他們的構造、原理、使用規則等，會在相關實驗中合理選用并正確使用。對考綱規定的基本實驗的目的、原理、操作步驟、注意事項、誤差處理等要理解其意義，要做到在理解的基礎上進行記憶。

2.熟練操作。

對考綱規定的基本實驗，要在理解和記憶的基礎上，反復操作，特別是電學實驗中電路的設計和實物的連接，通過操作進一步深化理解。在理解和熟練操作的基礎上，要再對基本實驗按“物理量的測量（長度測量、時間測量、質量測量、電路量的測量、其他量的測量）”“物理原理的驗證”“通法（如伏安法、紙帶實驗）”等進行歸類總結，強化記憶。

3.遷移變通。

在熟練操作的基礎上，對考綱規定的基本實驗的目的、原理、操作規程、數據處理方法、所用儀器等，可嘗試替代變通，如伏安法中對電流表或電壓表的替代，紙帶實驗中打點計時器的替代，電阻測量方法中伏安法、替代法、滿半偏法的替代，實驗數據處理方法中列表法、圖像法、函數關系法、公式法的替代等。還可嘗試運用實驗中的方法、原理等或物理習題中的結論解決另一實驗中的問題，設計新的實驗。

對物理實驗的復習，通過以上三個方面的訓練，要使學生真正做到“理解和三會”：能在理解的基礎上完成考綱規定的基本實驗；會用這些實驗中用過的實驗方法；會正確使用儀器器材；會分析數據得出結論。