高中物理实验仪器读数问题

高中物理实验仪器读数方法一、仪器读数1、游标卡尺读数尺子类型游标尺长度游标尺每格长度最小刻度（精确度）以mm为单位，小数点后保留的位数10分度20分度50分度()mm()mm()mm()mm()mm()mm2、螺旋测微器：原理：可动刻度转一圈测微螺杆前进或后退一个螺距，即mm，可动刻度分成50小格，转一圈即转了50小格，转一格测微螺杆前进或后退mm，螺旋测微器的最小刻度为，以mm为单位，小数点后保留的位数为。cmmmm3.电阻箱的读数【例2】下图是电阻箱示意图，试读出当时电阻箱的阻值。解：电阻箱面板上有6个旋钮，每个旋钮上方都标有倍率。将每个旋钮的指针所指的数值（都为整数）乘以各自的倍率，从最高位到低位依次读出来，就得到这时电阻箱的实际阻值。注意图中最左边的两个黑点是表示的是接线柱。若指针位置如图所示，则阻值为84580.2Ω。如：（04北京理综）电阻箱各旋钮的位置如右图所示，电阻箱R的阻值是_________。解析：电阻箱的读数方法是：每挡指示数字乘以相应倍率后相加的总和，所以86.3。4.总结高考国卷电表读数标准×0.1×10×1×1K×10K×1001765432890176543289017654328901765432890176543289017654328900123V051015对最小分度为“1”、“2”的采用“十分之一估读法”，估计数字出现在下一位；对最小分度为“5”的采用“五分之一估读法”，估计数字出现在同一位。这样读数记录=刻度完整部分+估计等分数×125最小分度“”或“”的十分之一最小分度“”的五分之一，后部分乘积为0时不能丢，象游标卡、千分尺读数一样要补齐。显然，高中阶段，这种办法适合学生理解接受，不额外增加负担，上了大学再进一步学习更科学严谨的估读规则，现实中不失为一种为大学准备的承上启下的过渡性办法。【例1】下图是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的0-3V量程，那么电压表读数为多少？若当时使用的是该表的0-15V量程，那么电压表度数又为多少？解：0-3V量程最小刻度是0.1V，是10分度的，因此要向下估读一位，读1.15V（由于最后一位是估读的，有偶然误差，读成1.14V-1.17V之间都算正确）。0-15V量程最小刻度为0.5V，不是10分度的，因此只要求读到0.1V这一位，所以读5.7V（5.5V-5.8V之间都算正确）。例1（2008宁夏新课程卷，注：实际是教育部考试中心命制）右图为一正在测量中的多用电表表盘.（1）如果是用×10档测量电阻，则读数为。（2）如果是用直流10mA档测量电流，则读数为mA。（3）如果是用直流5V档测量电压，则读数为V。标答:(1)60或6.0×10；(2)7.18；(3)3.59。解析：（1）电阻刻度“5～10”共5格，最小刻度是2，采用“十分之一估读法”，故读作“6±（0～1）×0.2”，再乘以档位的倍率10，即59～61Ω，标答60Ω；（2）用10mA档测量电流，每格刻度为0.2mA，采用“十分之一估读法”，读数为7mA+（8～9）×0.02mA=7.16～7.18mA（如果按大学物理2.5级电表读数误差规则，就只能估记到0.2/2=0.1mA，结果就是7.2mA，与标答不符。中学生不具有这方面知识，故高考标答没采用这种方法标准）；(3)用直流5V档测量电压，每格刻度为0.1V，采用“十分之一估读法”，读数为3.5V+（8～9）×0.01V=3.58～3.59V。例2（2010年全国卷）下面左图是课标卷23题，读出图中A示数I1=mA；右图是大纲版卷23题,读出图中A示数I2=mA。标答：115；0.660解析：左图量程150mA，每小格5mA，采用“五分之一估读法”，估到5mA/5=1mA，读作115mA+0×1mA=115mA，标答是115mA，而不是115.0mA。右图1.0mA,50格，每小格0.02mA，采用“十分之一估读法”，估到0.02mA/2=0.002mA,读作0.66mA+0×0.002mA=0.660mA，而不是0.66mA（二分之一估读法结果）。可能命题者考虑到有人用“二分之一估读法”，故在题后特别要求“保留3位有效数字”，以避免争执，把握引向。尽管湖北自拟评分细则对填“0.66”mA也给2分，并不鼓励随意拔高课程标准要求。例3〔2011年大纲版全国卷23题第（2）问〕多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图11（a）（b）（c）所示，则多用电表（使用×1Ω档）的读数为Ω；电流表读数为____mA；电阻箱的读数为Ω；标答：14.0；53.0；4.6解析：①欧姆档“10～15”每格1Ω，估读到0.1Ω，读作14Ω+0×0.1Ω=14.0Ω（2分，填为“14”只给1分）；②电流表量程60mA，每格1mA，估读到0.1mA，读作53mA+0×0.1mA=53.0mA，（2分，填为“53”只给1分）；③4.6Ω（电阻箱不估读）。显然，标答及评分细则明确了命题者对欧姆档的估读要求，同时考虑到可能有人拿教材为由评说，采取了折中处理，填为“14”给1分（扣1分）。实际上，这既是对课本习题答案的“校正”，也是对有些地方随意降低要求的适时“纠偏”，有明显的指导意义。上述观点只是笔者的一种揣测，跟高考命题者思考是否一致，还须关注明春考试中心拿出的《2011年高考试题分析》解释，这里提出来供我市同仁研究参考。二、高考地方自主命题，电表读数标准亟待统一从地方试卷发现，地方自主命题和各地调考模拟等则不尽一致，多数认为欧姆表测电阻本身粗略，估读意义不大，对读数有效数位记录不作严格要求。对“2”、“5”分度的电流、电压表，则分别提出“二分之一”和“五分之一”估读要求。在电表读数这个问题上，我市高三复习备考要以国卷标准为准绳，不能因此受到干扰。例1（2009年安徽卷）用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a、b的位置，如图所示。若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的档位，a和b的相应读数是多少？请填在表格中。标答：指针位置选择开关所处的档位读数a直流电流100mA23.0mA直流电压2.5V0.57Vb电阻×100320Ω解析：这是人教版选修3—1P68习题改编试题。（1）对直流电流100mA刻度盘，每小格2mA，采用“十分之一估读法”，估到2/10=0.2mA，读作22mA+（4～5）×0.2mA=22.8～23.0mA；（2）直流电压2.5V刻度盘，每小格0.05V，采用“五分之一估读法”，估到0.05V/5=0.01V,读作0.55V+（2～3）×0.01V=0.57～0.58V；（3）电阻×100档在“0～5”段每小格为0.5Ω，采用“五分之一估读法”，估到0.5Ω/5=0.1Ω，读作〔3Ω+（1～2）×0.1Ω〕×倍率100=（3.1～3.2）×102Ω。可见，安徽这里对欧姆档估读不作要求，却导致测量结果准确数位无形拔高了一个数量级。例2—1（2011年广东卷34题第1问）：粗测小电珠的电阻，应选择多用电表_____倍率的电阻挡（请填空“×1”、“×10”或“×100”）；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图2，结果为______Ω。标答：①×1；②7.3～7.7解析：①×1；②欧姆档“5～10”每格1Ω，估读到1Ω/10=0.1Ω，故读作〔7Ω+（3～7）×0.1Ω〕×倍率1=（7.3～7.7）Ω。例2—2（2003年广东卷）下图为—正在测量中的多用电表表盘。（1）如果是用直流10V档测量电压，则读数为V。（2）如果是用×100档测量电阻，则读数为。（3）如果是用直流5mA档测量电流，则读数为mA。标答：6.5；8.0×102；3.25解析：（1）如果是用直流10V档测量电压，每个小格为0.2V，采用“十分之一估读法”，估到0.2/10=0.02V,所以读作6.4+（4～5）×0.02V=（6.48～6.50）V。标答为6.5V，显然，是采用“二分之一估读法”。（2）如果是用×100档测量电阻，为8.0个小格，“5～10”每格为1，采用“十分之一估读法”，估到1/10=0.1，所以读作〔8±（0～1）×0.1〕×倍率100=（7.9～8.1）×102。标答为8.0×102。（3）如果是用直流5mA档测量电流，每个小格为0.1A，采用“十分之一估读法”，估到0.01A，所以读作3.2A+(4～5)×0.01A=3.24～3.25A。标答为3.25A。可见，广东不仅要求欧姆档估读，而且对电流、电压表读数是按大学物理中介绍的电表准确度等级读数标准要求的。例3（2009年上海卷）用多用表的欧姆档(选用×k)测量阻值约为几十k的电阻Rx，根据右图所示指针位置，此被测电阻的阻值约为_____。标答：30k（或30000）。解析：欧姆档“20～40”每格2，估读到0.2，读作〔30+0×0.2〕×倍率k=30.0k，或记为3.00×104。可见，上海卷标答为“30k（或30000）”，表明上海对欧姆档估读有效数位记录未作要求。例4（2006年天津卷）一多用电表的电阻档有三个倍率，分别是×1、×10、×100。用×10档测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到档。如果换档后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图，则该电阻的阻值是______。标答：×100；调零（或重新调零）；2.2×103(或2.2k)解析：欧姆档“20～30”每格2，可估读到0.2，读作〔22+0×0.2〕×倍率100=2.20×103或2.20k。可见，天津卷标答为“2.2×103(或2.2k)”表明天津对欧姆档估读有效数位记录也未作要求。例5（2006年重庆卷)用已调零且选择旋钮指向欧姆挡“×10”位置的多用电表测某电阻阻值，根据题22图1所示的表盘，被测电阻阻值为Ω。若将该表选择旋钮置于1mA挡测电流，表盘仍如题22图1所示，则被测电流为mA。标答：220Ω；0.40解析：欧姆档“20～30”每格2，可估读到0.2，，读作〔22+0×0.2〕×倍率10=220或2.20×102；1mA电流档每格0.02mA，采用“十分之一估读法”，估读到0.002mA，所以读作0.4mA+0×0.002mA=0.400mA，显然，0.40mA是按“二分之一估读法”得出的。可见，重庆卷的要求跟广东卷一样，提高了对电流、电压表估读要求。