高中物理实验读数

一、误差和有效数字

1.误差

测量值与真实值的差异叫做误差。误差可分为系统误差和偶然误差两种。

⑴系统误差的特点是在多次重复同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小。

⑵偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的机会相同。减小偶然误差的方法，可以多进行几次测量，求出几次测量的数值的平均值。这个平均值比某一次测得的数值更接近于真实值。

2.有效数字

带有一位不可靠数字的近似数字，叫做有效数字。⑴有效数字是指近似数字而言。⑵只能带有一位不可靠数字，不是位数越多越好。

凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值（可靠数字）后，再向下估读一位（不可靠数字），这里不受有效数字位数的限制。

间接测量的有效数字运算不作要求，运算结果一般可用2~3位有效数字表示。

二、基本测量仪器及读数

高考要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。

1.刻度尺、秒表、弹簧秤、温度表、电流表、电压表的读数

使用以上仪器时，凡是最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字，但是是有效数字的不可缺少的组成部分）。凡是最小刻度不是10分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。

例如

⑴读出上左图中被测物体的长度。

⑵上右图用3V量程时电压表读数为多少？用15V量程时电压表度数又为多少？

⑶右图中秒表的示数是多少分多少秒？

凡仪器的最小刻度是10分度的，在读到最小刻度后还要再往下估读一位。⑴6.50cm。⑵1.14V。15V量程时最小刻度为0.5V，只读到0.1V这一位，应为5.7V。⑶秒表的读数分两部分：小圈内表示分，每小格表示0.5分钟；大圈内表示秒，最小刻度为0.1秒。当分针在前0.5分内时，秒针在0~30秒内读数；当分针在后0.5分内时，秒针在30~60秒内读数。因此图中秒表读数应为3分48.75秒（这个5是估读出来的）。

高中物理仪表读数

一、读数记录时要注意“有效数字”

有效数字是运用在对结果的精确度表达的一种方式，如果给你一个数（如：0.0210），要确定有效数字是：从左边第一个不是零的数字起到最后一个数位止，所有的数字都是有效数字。有几个就是几个有效数字（如：“0.0213”就是三位有效数字），但结果真正有意义的只到倒数第二位，最后一位有效数是估计值。

例1：用最小刻度值为0.1cm（即：1mm）的刻度尺测量一木板的长度，如图1所示，因为该刻度尺精度0.1cm（即：1mm），若以cm为单位，则可以估读到小数点后第2位，小数点后两位数字都是有效数字，右图1木板的长度应记为 1.83 cm,其中0.03cm是估读的。

例2：同样的刻度尺测量下面的木板的长度，如图2所示，如果认为刚好到2这个刻度值，则木板的长度应记为 2.00 cm,

二、测量仪器的读数规则

测量误差出现在哪一位，读数就相应读到哪一位，在中学阶段一般根据测量仪器的最小分度来确定读数误差出现的位置，对于常用的仪器可按下述方法读数：

①最小分度是“1”的仪器，测量误差出现在下一位，下一位按十分之一估读.

最小分度是0.1厘米的刻度尺（如：三角板），读到小数点后第2位，小数点后两位数字都是有效数字。

最小分度是0.1A的电流表（量程为3A），读到小数点后第2位，小数点后两位数字都是有效数字。

最小分度为0.1V的电压表（量程为3V），读到小数点后第2位，小数点后两位数字都是有效数字。

②最小分度是“2”或“5”的仪器，测量误差出现在同一位上，同一位分别按二分之一或五分之一估读．

最小分度是0.02A的电流表（量程为0.6A），读到小数点后第2位，小数点后两位数字都是有效数字。

最小分度为0.5V的电压表（量程为15V），读到小数点后第1位，小数点后只有一位数字是有效数字。

图2 图1 三、实例讲析

一般来说：在中学物理中，仪表的读数问题有以下三种情况，有的仪表的读数记录是需要估读的，读数按以上所讲的规则进行记录。有的仪表的读数是无需估读的。有的仪表的读数记录依不同的档位测量的物理量，故有要估读的，也有不要估读的。

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例谈高中物理常见读数问题

作者：张春涛

来源：《理科考试研究·高中》2016年第07期

测量仪器的正确使用和读数是物理实验的基本要求，每年的高考中有不少同学在涉及常用仪器读数时失分，其原因在于仪器的原理以及读数的精确度不明所致，非常可惜.现就部分仪器的读数作逐一说明.

1.刻度尺的读数

高中阶段常用刻度尺的最小分度值为1 mm，读数时应估读到最小刻度的下一位.

例从图1刻度尺上C处的读数为[CD#3]cm读出DE两点的距离为[CD#3]cm.

答案C处刻度为2.40 cm， DE=6.50 cm-4.25 cm=2.25 cm（说明：最后的“0”为估读值，不能省略）

2.螺旋测微器的读数

（1）螺旋测微器的构造

如图2是常用的螺旋测微器.它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上.旋钮D、微调旋钮D′和可动刻度E和测微螺杆F连在一起通过精密螺纹套在B上.

（2）读数：测量时被测物体长度先由固定刻度读出整毫米数或半毫米数，再由可动刻度读出不足半毫米的部分.即测量值（mm）=固定刻度数（mm）+可动刻度数×0.01（mm）.

说明：读固定刻度时要注意半毫米刻度线是否露出，若露出即读“×0.5 mm”（“×”表示整毫米刻度数），可动刻度的格数要估读一位.

例螺旋侧位器读数，图3读数[CD#3]mm，图4读数[CD#3]mm.

答案图3读数为：5 mm+31.5×0.01 mm=5.315 mm（5.314 mm，5.316 mm也对），图4读数为：6.5 mm+37.0×0.01 mm=6.870 mm.

3.游标卡尺的读数

游标卡尺主要用于测量厚度、长度、深度、内径和外径.（1）构造：主尺、游标尺（主尺和游标尺上各有一个内外测量爪）、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉.龙源期刊网

高中物理螺旋测微器的读数方法

高中物理中，螺旋测微器是一种常见的测量仪器。它可以用来测量很小的长度，精度高。那么，螺旋测微器的读数方法是怎样的呢？

我们需要了解螺旋测微器的结构。螺旋测微器由一个U形架和一个旋转的螺旋微调手柄组成。螺旋微调手柄上有一个螺纹，当手柄旋转时，它会推动螺纹，使测头移动，从而测量物体的长度。

接下来，我们来看看如何读取螺旋测微器的读数。首先，需要将螺旋测微器的测头靠近被测物体，让它们接触。然后，可以通过旋转螺旋微调手柄，使螺纹推动测头向被测物体移动，直到测头与被测物体接触。

当测头接触被测物体后，需要读取螺旋测微器的刻度值。螺旋测微器上有两个刻度环，一个是主刻度，一个是副刻度。主刻度用于显示整数部分，副刻度用于显示小数部分。主刻度上每个小刻度代表0.5毫米，每个大刻度代表5毫米。副刻度上每个小刻度代表0.01毫米，每个大刻度代表0.1毫米。

当螺旋测微器的测头接触被测物体后，需要读取主刻度和副刻度的刻度值。首先，需要读取主刻度上最靠近测头的整数部分。如果有一条副刻度线在主刻度线的左边，那么副刻度线的位置代表的数值是0.01毫米。如果有两条副刻度线在主刻度线的左边，那么副刻度线的位置代表的数值是0.02毫米，以此类推。最后，将主刻度和副刻度的数值相加，就可以得到螺旋测微器的读数。

需要注意的是，螺旋测微器的读数应该是精确的，因此在读数时需要注意准确度和精度。此外，在使用螺旋测微器时，需要注意不要过度旋转螺旋微调手柄，以免损坏测头和测量仪器。

螺旋测微器的读数方法是通过读取主刻度和副刻度的刻度值，然后将它们相加得到的。在使用螺旋测微器时，需要注意准确度和精度，不要过度旋转螺旋微调手柄，以免损坏测头和测量仪器。