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)=m–n×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。
(2)螺旋测微器。
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