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关于高中物理实验仪器读数问题的讨论


关于高中物理实验仪器读数问题的讨论-论文网
论文摘要:关于高中物理实验仪器读数问题的讨论-论文网 论文关键词:仪器,读数,讨论 物理实验仪器的使用和读数,是高中物理实验的重要内容。对考纲规定的 14 种仪器 (有的省市是 13 种),到底如何读数,教材、大纲并没有统一的论述,各类教辅资料也 未见详细说明。现把有关问题作如下讨论,敬请同行斧正。 1.仪器分类 在讨论仪器读

数时,高中物理实验仪器可分为以下三类: 第一类,不读数的 3 种――打点计时器、滑动变阻器、示波器。打点计时器是靠交流 的周期来计时的;滑动变阻器除了 0 值和最大值之外,接入电路的电阻无法读出;示波器 在中学不要求读数(有些省市也不在高考之列)。 第二类,读而不估的 3 种――游标卡尺、秒表、电阻箱。 第三类,应读应估的 8 种――刻度尺、螺旋测微器、天平、弹簧测力计、温度表、电 流表、 电压表、多用电表。 2.估读方法 (1)凡最小分度值“是 1”的,除有规定不估读外,一律按最小分度值的“1/10 或 2/10……或 9/10”估读到最小分度的下一位。 如毫米刻度尺最小分度值为 1mm,应估读到毫米的下一位,即毫米的十分位。如用 毫米刻度尺测量笔记本的长为 235.5mm 或 23.55cm 可能正确,而测量值为 235mm 或 235.50mm 肯定错误。再如螺旋测微器的最小分度值为 0.01mm,应估读到 0.001mm,因估读到了以毫米为单位的千分位,所以螺旋测微器又名千分尺。 总之,估读数均出现在最小分度值的下一位。 (2)最小分度值“非 1”的仪器,如何估读,未见统一意见。 如学生用双量程电流表 0~0.6A 挡,最小分度值为 0.02A,学生用双量程电压表 0~ 15V 挡最小分度值为 0.5V,这里的“2”、“5”均“非 1”。这类仪器如何估读,目前尚无统 一意见。笔者综合各种实验理论书籍和流行教辅资料,可归纳为以下三种:①仍按最小分 度值的 1/10、2/10……9/10 估读到最小分度值的下一位;②按最小分度值的倒数估读到 最小分度值的同一位;③按“四舍五入”的思想估读,即未达到最小分度的一半时读前一刻 度,达到或超过最小分度的一半时读后一刻度。 按照误差理论,读法②更合理,估读数均出现在最小分度值的同一位。而读法①、③ 会使估读数有时出现在最小分度值的同一位,有时出现在下一位这种不统一的局面。 据笔者统计,高中物理涉及到的需要读数的仪器,除多用表欧姆挡最小分度值难以确 定外,其余仪器最小分度值都是“1”、“2”或“5”。最小分度值是“1”的仪器,最小分度值以 下的读数就按照最小分度值的“1/10 或 2/10……或 9/10”估读到最小分度值的下一位。最 小分度值是“2”的仪器,最小分度值以下的读数就按照最小分度值的“1/2”估读到最小分度 值的同一位。最小分度值是“5”的仪器,最小分度值以下的读数就按照最小分度值的“1/5 或 2/5 或 3/5 或 4/5”估读到最小分度值的同一位。 但高考命题仅出现指在某刻度的情况,而不出现指到某两刻度之间的情况。可直接用 刻度数乘以准确度作为读数,也可以在后面再添一个零。例如,用 0~0.6A 电流表测电 流,指针指在第 22 条刻线上,读数可记作 I=22×0.02A=0.44A,也可以记作 I=0.440A,高考均算正确。这样既避开了复杂的读数规则,也把三种读法都照顾了。 3.注意事项 (1)看清仪器的测量范围,即量程; (2)弄清仪器的最小分度值,即精确度; (3)要特别注意有些仪器测量前要先进行调节,然后再进行测量读数。 4.四种仪器的读数

(1)游标卡尺。游标卡尺读数前首先要看清游标尺是“10 分度”、“20 分度”,还是 “50 分度”,它们对应的最小分度值分别为 0.9mm、0.95mm、0.98mm;对应的准确 度分别为 0.1mm、0.05mm、0.02mm,不估读。具体有两种读法。①前读法:在游标 尺的 0 刻度线左侧的 主尺上读整毫米数 (m),再看游标尺 的第几条刻线(n)跟 主尺的某条刻线对得 最齐,其读数 L(毫 米)=m+n×该游标卡 尺的准确度。如图 1 为 20 分度游标卡尺,其准确度为 0.05mm,游标尺的 0 刻度线左侧 的主尺上读整毫米数 m=4.00mm,游标尺的第 n=11 条刻线跟主尺的某条刻线对得最 齐,其读数 L=4.00mm+11×0.05mm=4.55mm.②后读法:若游标尺的第 n 条刻线跟 主尺的第 m 条毫米刻线对得最齐,其读数 L(毫米)=mn×该游标尺每等份长度。图 2 也为 20 分度游标卡尺,游标尺的 0 刻度线没有显示出来,其游标尺的第 n=10 条刻线跟 主尺的 m=20mm 刻线对得最齐,其读数 L=20.00mm-10×0.95mm=10.50mm。显 然,在游标尺零刻线未显示出来的情况下,必须用后读法。但是,在游标尺零刻线显示出 来的情况下,也可用后读法。如图 1,其游标尺的第 n=11 条刻线跟主尺的 m=15mm 刻线对得最齐,其读数 L=15.00mm-11×0.95mm=4.55mm。可见“后读法”更具一般 意义。 先在可动刻度的基准线左侧的固定刻度上读整毫米数和半毫米数,再看固定刻 然后把两部分加起来,即为读数。如图 3 所示,可动刻 度的基准线左侧的固定刻度上读 6.000 毫米(6 毫米刻 线后面的半毫米刻线没有露出来),固定刻度的基准线 指在可动刻度的第 12 和 13 条刻线之间,估读为 12.1,故读数为 L=6.000mm+12.1×0.01mm=6.121mm。 (3)秒表。首先要注意短针转一周是 15 分,长针 转一周是 30 秒,最小分度即准确度为 0.1s,不估读。 读法①先在短针的小刻度盘上读整分钟和半分钟数(t), 然后在长针的大刻度盘上通过“小于 30”的数字(秒表实 物上是黑色数字)读半分钟以下的读数(t),最后把两部分读数加起来即为读数(t=t+t)。 如图 4 所示,短针指在 3 分刻线和 4 分刻线之间 并超过一半,故 t=210.0s,长针指在 t=18.7s 刻 度上,所以读数为 t=210.0s+18.7s=228.7s。 读法②先在短针的小刻度盘上读整分钟数(t),并 观察短针指在两分钟数字之间是否超过一半,若 超过一半,然后在长针的大刻度盘上通过“大于 30”的数字(秒表实物上是红色数字)读整分钟以下的读 数(t),若未超过一半,就在长针的大刻度盘上通过“小于 30”的数字(秒表实物上是黑色数字)读整分钟以下的读 数(t),最后把两部分读数加起来即为读数(t=t+t)。如图 4 所示,短针指在 3 分刻线和 4 分刻线之间且超过一半, 度的基准线跟可动刻度的第几条刻线对齐,就用“几”乘以螺旋测微器的准确度 0.01mm,

故 t=180.0s,长针指在 t=48.7s 刻度上,所以读 数为 t=180.0s+48.7s=228.7s (4)天平。先读右盘中砝码的读数,再读游 码的读数,然后把二者加起来。如图 5 所示,为 某次用中学物理实验室 J-EG-T200 型托盘天平 (最大称量 200 克,最小称量 0.2 克,即准确度 0.2 克)称量一个物体质量的示意图。若右盘砝码为 20 克,图 5 右图为标尺和游码位置的放大图。则这个物体的 质量为 m=20g+11×0.2 克=22.2 克,也可记作 m=22.20 克。 5.方格读数 与仪器读数规则完全相同。如图 6 所示,我们来读出 P 点的坐标。这是用实验室学生用 0―0.6A 电流表和 0―3V 电压表所测得的数据点。横轴每小格代表 0.02A,P 点在横轴的第 26 格上,故横坐标可读为 I=26×0.02A=0.52A,或记作 I=0.520A。纵轴每小格代表 0.1V,应估度到 0.01V,而 P 点在纵轴的第 26 格上,故纵坐标 读为 U=26×0.1V,应记作 U=2.60V.因此 P 点的坐标为:P (0.52A,2.60V)或 P(0.520A,2.60V). 物理实验仪器读数有着重要的实际意义,高考对物理仪器读 数考查的频率也很高。如果在平时实验教学和高考复习教学中, 加强仪器读数的训练,对深入理解有效数字理论,提高物理实验复习效果并进而提高物理 高考成绩都有重要作用。


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