張貴洲 李 娜

“物理是以實驗為基礎的學科?！蔽锢砀拍詈鸵?guī)律是在觀察實驗的基礎上得到的,而實驗教學又離不開實驗測量。在估讀測量數(shù)據(jù)時學生往往非常困惑,不知道哪種儀器要估讀,如要估讀,應估讀在哪一位。本文就高中階段儀器的估讀分類和估讀方法做一討論。

一、不需估讀的儀器

在高中階段不需要估讀的儀器:游標卡尺、秒表、電阻箱、歐姆表(多用電表歐姆檔)。

1.游標卡尺:按嚴格讀數(shù)規(guī)則,10分度的游標卡尺應估讀到0.01mm,但中學階段一般不估讀。

2.秒表:中學的機械秒表采用的是齒輪傳動,指針不可能停留在兩小格之間,所以不能估讀出比0.1s更短的時間。

3.電阻箱:各旋鈕對應的指示數(shù)乘以面板上標記的倍數(shù)之和為阻值,不需估讀。

4.歐姆表(多用電表歐姆檔):是粗略測電阻的儀器,因為表盤刻度不均勻,可按半刻度估讀。但現(xiàn)在中學階段一般不估讀。

二、需要估讀的儀器

在高中階段需要估讀的儀器:在常用的測量儀器中,刻度尺、螺旋測微器、測力計(彈簧測力計)、電流表(多用電表安培檔)、電壓表(多用電表伏特檔)、天平、溫度計等讀數(shù)時都需要估讀。因為最終的讀數(shù)要以有效數(shù)字的形式給出,而有效數(shù)字的最后一位數(shù)字為估計數(shù)字,應和誤差所在位置一致,在實際操作中,究竟估讀到哪一位數(shù)字,應由測量儀器的精度(即最小分度值)和實驗誤差要求兩個因素共同決定。

(一)估讀到哪一位的方法

儀器測量的準確程度決定了儀器的誤差:誤差的大小決定了它的最小分度,儀器最小分度顯示它每次測量的絕對誤差的大小,可以粗略地認為每次測量的絕對誤差是它最小刻度的一半,哪一位出現(xiàn)誤差,就讀到那一位為止。這種讀法俗稱“半格估讀”。按照這個讀法,中學階段一般可根據(jù)測量儀器的最小分度來確定讀數(shù)誤差出現(xiàn)的位置,對于常用的儀器可按上述方法讀數(shù)。

(二)“半格估讀”示例

1.刻度尺:最小刻度是0.1cm,根據(jù)半格法0.1cm×1/2=0.05cm誤差出現(xiàn)在百分位,需要在刻度尺最小刻度的下一位再估讀一位。例如:圖中(a)應讀成2.40cm,而不能讀成2.4cm;圖中(b)容易錯讀成2cm,正確讀數(shù)應為2.00cm。

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2.螺旋測微器:最小刻度0.01mm,根據(jù)半格法0.01mm×1/2=0.005mm誤差出現(xiàn)在千分位,需要估讀到千分位。例如:下圖螺旋測微器的讀數(shù)是1.130mm。

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3.測力計(彈簧測力計):以J2104型為例。最小刻度0.1N,根據(jù)半格法0.1N×1/2=0.05N誤差出現(xiàn)在百分位,需要估讀到牛的百分位。例如:右圖測力計讀數(shù)為2.70N。

4.電流表(多用電表安培檔):

(1)若是0～0.6A量程時,最小分度是0.02A,根據(jù)半格法0.02A×1/2=0.01A誤差出現(xiàn)在安培的百分位,只估讀到安培的百分位,估讀半小格,不足半小格的舍去,超過半小格的按半小格估讀。

(2)若是0～3A量程時,最小分度是0.1A,根據(jù)半格法0.1A×1/2=0.05A誤差出現(xiàn)在安培的百分位,只估讀到安培的百分位。

例如:下圖電流表接0～0.6A量程時讀數(shù)為0.30A;接0～3A量程時讀數(shù)為1.50A(或1.51A)。

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5.電壓表(多用電表伏特檔):

(1)若是0～3V量程時,最小分度時0.1V,根據(jù)半格法0.1V×1/2=0.05V誤差出現(xiàn)在伏特的百分位,只估讀到伏特的百分位。

(2)若是0～15V量程時,最小分度時0.5V,根據(jù)半格法0.5V×1/2=0.25V誤差出現(xiàn)在伏特的十分位,只估讀到伏特的十分位。例如:下圖電壓表接0～3V量程時讀數(shù)為2.20V;接0～15V量程時讀數(shù)為11.0V。

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6.天平:物理天平游碼的精度即每小格0.2g,根據(jù)半格法0.2g×1/2=0.1g誤差出現(xiàn)在克的十分位,讀數(shù)時的估讀是半格半格的估計,只估讀到克的十分位。例如:天平中標尺的正確讀數(shù)是13.6g。

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7.溫度計:水銀溫度計測量范圍一般為0℃——100℃;煤油溫度計的測量范圍一般是-50℃——100℃。最小分度值一般為1℃。根據(jù)半格法1℃×1/2=0.5℃誤差出現(xiàn)在攝氏度的十分位,只估讀到攝氏度的十分位。例如:圖1讀數(shù)為-14.0℃,圖2讀數(shù)為58.0℃(或57.9℃)。

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作者單位:陜西吳起高級中學