高中物理实验仪器的读数方法
栾多老师
按照仪器的读数是否需要估读可分为两大类：
一、不需要估读的仪器有：游标卡尺、秒表、电阻箱。
如：游标卡尺
游标卡尺是一种测量长度的仪器，常用的游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种，这三种游标卡尺的精确度分别为0.1mm、0.05mm和0.02mm。
读数方法如下：测量值=主尺读数+（游标尺与主尺对齐格数×精度）
读数：29mm+8×0.1mm=29.8mm
二、除上述三种外其余皆需要估读：（如：刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、多用电表、弹簧秤、温度计、天平等。
）
（1）若精度是一个单位的（如：1,0.1,0.01……），需估读到精度的下一位：
估读方法是：将精度分成十等分，不足半等分的舍去，大于或等于半等分的算作一等分处理。
如：螺旋测微器（精度：0.01mm）
读数：8.5mm+10.0×0.01mm=8.600mm （2）若精度不是一个单位的（如：0.2,0.02,0.5,0.05……），估读到精度的同一位即可：
①若精度是“2”（如：0.2,0.02……），将精度分为二等分，把不足半等分的舍去，大于或等于半等分的算一个等分。
②若精度是“5”（如：0.5,0.05……），将精度分为五等分，把不足半等分的舍去，大于或等于半等分的算一个等分。
如：电压表：
读数：12.5V。
高中物理实验器械的读数要求在高中物理电学实验中，丈量时要依据有效数字的规则来读数。
而丈量仪器的读数规则为：丈量偏差出此刻哪一位，读数就相应读到哪一位，在中学阶段一般可依据丈量仪器的最小分度来确立读数偏差出现的地点，详细以下：一、最小分度是“ 1”的仪器，丈量偏差出此刻下一位，下一位按十分之一估读。
如量程为 3 V 和 3 A 的电压表和电流表，其最小分度为V 和 A, 读数要估读到最小分度的十分之一。
二、最小分度是“2 ”或“5 ”的仪器，丈量偏差出此刻同一位上，采纳半格估读法（即同一位分别按二分之一或五分之一估读）。
分度值是 2 个单位（ 1/5=）的有：0~的电流表（分度值），丈量结果只好正确 2 个单位，在最小分度值的同数位而比其小的“ 0、 1”要估读，即不正确数字出此刻分度值的同一数位上，亦即丈量结果的未位与最小分度同位，只好采纳二分之一估读法，估读数字只有 0、1，比方分度值为的电流表，读数就是由正确数字和估读数字构成的。
分度值是 5 个单位（ 1/2= ）的如量程为 15 V 的电压表，其最小分度为 V, 丈量结果只好正确到 5 个单位，在分度值的同数位而比其小的“ 1、 2、3、 4、”要估读，即不正确数字出此刻分度值的同一数位上，亦即丈量结果的未位与最小分度同位，只好采纳五分之一估读法，估读数字为 0、1、2、3、4。
例测定额定电压小灯泡的额定功率的实验，用实验室用的“ 0~3V ， 0~15V ”电压表是不可以正确地丈量出额定电压的，由于 0~15V 电压表分度值是。
读数只好包括精准数字加上估读数字构成。
【概括】：1.最小分度为 1 的，估读到下一位。
2.最小分度为 2 或 5 的，估读到本位。
【例题】：如图 1-57 甲、乙两图为常用的电流表和电压表的刻度盘，在甲图中假如接入电路的“+和”“”两个接线柱，则表的示数为 _____，假如接入电路的是“ +和”“-3 ”两个接线柱，则表的示数为 _____。
高中物理常用仪器的读数问题对于高中物理实验中的各种读数问题一直是学生们的难题，主要是由于教学仪器的多种多样，且各种读数的规则标准不同，使得同学们极容易混淆.由于没有严格的规范等级读数原则，没有明确的统一标准，对高中生的高考备战已造成了一定的困扰.本文主要阐述各种仪器的使用和读数方法.1 高中物理常见的仪器分类1.1 高中物理仪器根据读数原则分类按不同的读数要求可分为可估读和不可估读两种.不可估读仪器包括：游标卡尺、变阻箱、秒表、多用电表这四类；可估读仪器包括螺旋测微器（千分尺）、刻度尺、托盘天平、电流表、电压表等.仪器的原理不同使得仪器的使用规则不同，要按照正确的读数方法来准确计算出相应的数据.1.2 使用途径不同分类对于这些测量较为精细的仪器，也可以按使用途径的差异来分类：游标卡尺、螺旋测微器、刻度尺是测量长度的仪器；秒表是测量时间的仪器；弹簧秤是测量力的仪器；天平是测量质量的仪器；温度计是测量温度的仪器；电学的测量可以采用电流表、电压表、变阻箱、多用电表等.对于这些主要的使用仪器，我们要了解它们的构造，更好的理解运用它们.2 各种仪器的使用方法2.1 游标卡尺的使用游标卡尺作为高中物理测量仪器中主要的测量仪器，主要由主尺和游标尺两部分组成，用于测量物体的直径和长度.在教学中一般使用的有10、20、50分度的游标卡尺，其精确范围分别是0.1、0.05、0.2，主尺的长度也分别对应着10 mm、20 mm、50 mm，每小格相差1 mm.具体的读数方法：总的读数=主尺的读数+与主尺刻度相齐的游标尺读数x精确度，其主要计算到小数点后一位，不存在估读.例1 此题中要求用游标卡尺读出圆柱体的直径，如图1.解答根据这个图片可以读出主尺上长度为29 mm，游标尺上的第八个刻度与主尺上的刻度对齐，使用的是10分尺，精确度为0.1，根据计算公式得出游标卡尺上的读数为：29 mm+0.1×8=29.8 mm.注意：部分同学可能会犯的错误是读错主尺的刻度，其原因是因为没有找到游标尺0刻度线所对应的位置，导致计算结果出现误差；也可能出现没有看清游标尺对齐的是哪个刻度的情况，按其精确度算的时候出现失误，因此要求教师在讲课的过程中着重提点，预防出现此类问题.2.2 螺旋测微器的使用螺旋测微器的测量精度较游标卡尺准确，对于长度和直径的测量更为精确，可精确到0.01毫米.螺旋测微器的测量原理是教师们很少涉及讲述的，只是教给同学们操作方法和读数，不利于同学理解，在此谈一下详细的原理，螺旋测微器的精密螺纹间距为0.5毫米，后侧的可动刻度分为50个等分刻度，其每转动一周，测微器螺杆可前进或后退0.5毫米，，每个小分度相当于0.01毫米，因此可以精确到小数点后两位，要求螺旋测微器需保留到小数点后三位，所以需估读一位.螺旋测微器具体的读数计算方法是先读出前段固定读数的大小，注意是否过固定读数的中间位置，这是半毫米的距离，再读与螺杆上标尺对应的可动刻度大小，并乘以精度（0.01），两者相加后得出螺旋测微器的读数大小.注意：在读数过程中要保证仪器按照标准规范的行为使用，部分同学胡乱操作使得仪器损坏的现象时有发生，同时要保证在读数过程中估读一位小数，教师要加以提醒，区分与游标卡尺的区别.2.3 电流表、电压表的使用2.3.1 电压表、电流表的读数估算法电流表与电压表的读数方法可分为以下三种.十分估读法：对于量程处于0～3 A之间的电流表和0～3 V间的电压表主要采取的估算方法，其最小的分度分别为0.1 A和0.1 V，要求估读到最小分度的十分之一，既保留到小数点后两位，这是对于此量程范围的估读计算方法；二分估读法：量程范围在0～0.6 A的电流表要求采用的估算方法，每一个小格代表的刻度为0.02 A，为最小刻度，要求估读到最小分度的二分之一，即估读后只能保留两位小数；五分估计法：主要适用于量程为0～15 V的电压表，最小分刻度为0.5 V，估算方法按最小刻度的五分之一记，即估算到小数点后一位.2.3.2 正确的读数方法使用电流表或是电压表的时候要分析其使用情况，根据量程范围正确判断具体的估算方法，将读出的数据进行分析验证，看是否遵从正确的读数原则.例题是针对具体的理论方法来进行的问题解答.例2 这是一个电压表的刻度盘，求得若使用0～3 V的量程和0～15V的量程时电压表的读数是多少？解答选用0～3 V的量程时，要了解判断适用的估算范围，用十分估算法计算，估读到小数点后两位，其读数为1.15 V，最后一位是估读的，会出现误差，因此在1.14～1.16之间都属正确.选用0～15V量程时要采用五分估计法，估读到小数点后一位，因此读数为5.7 V，在5.6～5.8之间都属正确读数.注意：学生们对此估读方式可能觉得过于麻烦，因此需要教师采用易于理解的教学方式使得同学们更好了解具体的读数方法，要做到举一反三，而不是死记硬背，避免混淆.2.4 电阻箱的使用电阻箱是测量电力学电阻的测量工具，其主要是按照电阻箱上的具体数据得出电阻值，所以不存在估读值.电阻箱阻值的计算方法：电阻读数=各个旋钮对应的指定点X其相应倍数的总和.其在使用过程中应着重强调其操作的正确性，不规范的操作将使得教学设施遭受损害，为此教师要加强对此环节的重视与教导，要保证电阻的阻值始终是先变大后变小的，以防止短路现象.例如将当前测得的1000 Ω的电阻改为600 Ω电阻时，不要直接在原有基础上直接变成600 Ω，若是直接改变则可能导致电路的损害，可以先将电阻调节至1600 Ω，再在其基础上关闭1000 Ω档，这种做法虽然麻烦，但是确保了整个电路的安全性.希望各位教师能着重讲述此点，以避免在今后发生不利的安全事故. 2.5 多用电表的使用多用电表的使用较少，因其精度不高、刻度不均匀、读数易混乱等问题很少被应用于测量电阻.在多用电表的读数上不需要估读，主要是电表上的指针偏重指向靠近哪一条刻线，就读那一条刻线的读数.如果采用的是10 Ω档测量电阻，指针指向6的刻度线，则其欧姆表的读数为：6×10=60 Ω.由于欧姆档的刻度前后差距大，测量精度低，教师们往往对此关注不够，导致很多学生对此仪器的认知理解差，为了学生的全面发展，教师们应该多多普及一点这方面的知识，使之了解记忆.2.6 秒表的使用秒表在高中物理常见仪器的使用中不是很广泛被运用，只是简单作为计时的仪器，机械秒表是学校实验室较为常见的仪器，采用的是齿轮转动，量值变化是跳跃的、无规律的，所以一般不估读.主要由分针和秒针组成，位于表盘上部中心位置的小圆盘中的短针是分针，其一周代表着15 min，每一个小格代表着0.5 min，秒针是表盘中较长的指针，一圈代表30 s，每个小格代表0.1 s，总的读数方法：秒表读数=分针读数+时针读数，其中要着重计算分针读数和时针读数，正确计算数值.2.7 刻度尺的使用刻度尺是日常生活中使用最广泛的测量仪器，读数方法一般采用估读一位小数的读法，刻度尺最小刻度为1 mm，读数的计算方法为最小刻度值与刻度数的乘机.求得最小刻度的方法有三种，一种是满刻度值除以总的刻度数；二是两个相邻刻度之间的差值除以刻度间包含的刻度数；三是测量工具上已标有具体的最小刻度值.正确读数的关键是运用正确的方法，在已有的准确读数上辅以适当的估量值.2.8 托盘天平的使用托盘天平的称量也是一个比较容易混淆的测量，传统的是左物体，右砝码，现在还是有很多同学会搞混，将砝码放在左盘中，如果按照正常的读数计算方法，则会出现测量值较真实值大的情况，读数不准确.托盘天平的质量组成是由两部分构成的，一部分是砝码的质量（基本值），一部分是游码的刻度值，游标尺包含25个刻度，总刻度值代表5 g，每个小刻度代表0.2 g，由此可计算出托盘天平中物体的质量读数等于最小刻度值乘以刻度数再与砝码质量的加和，当倍率不一样时，可在后面乘以相应的倍率值.3 高中物理常见仪器读数需知的重要性3.1 明确有效数字的概念对于历年的高考真题中要求保留具体的有效数字，其中有效数字就是指在分析过程中测量到的数字，也包括能够测量到的最后可估读的数字，在前面读的准确数字称可靠数字，后面通过估读得到的数字称为存疑数字，把能够反应出物体尺寸的全部数字称为有效数字.教学大纲中规定学生们要了解有效数字，并按照其具体问题进行分析解答，保留适当的有效数字.3.2 学生的认知领域高中生对于知识的学习过程中，物理学的世界无疑是丰富的，不同的测量仪器有着不同的使用方法，有不同的估算方法，学生要学会自我探究、自我实践，更好的丰富自己的内在储备知识，以备将来发展所需.3.3 物理来源于生活物理来源于生活，同时物理测量也同样适应于生活，例如当小孩子感冒咳嗽时，医院会给每个小朋友开服止咳糖浆，配以定量的小量杯来限制孩子的用量，小量杯的最小精度为5 mL，在取2 mL药品时就运用了五分估读法，因此可见物理学是渗透我们生活的，各种估算方法也被不断的应用着.3.4 今后的发展方向为了使每位同学更好的掌握与运用各种仪器的读数方法，应该在高中阶段的物理教学中对所有仪器进行综合教学指导，分析各仪器的使用途径和范围，运用科学的方法，使用十分估算法、五分估算法、二分估算法解决相应的读数问题，教师要利用学生学习仪器时给予更好的建议指导，使之在读数时更加规范，根据实验的精度要求灵活的处理问题，解决在读数问题中可能出现的混淆问题，更好的提高备考学生的学习效率. 在高中物理课程的学习中，仪器的读数问题有着很关键的实际效用，更是每年考试中必考的考题.所以注重平时经验的积累，深入的研究物理仪器，更好的实现物理实验的高效性，提高整体的读数能力.在高中物理常见仪器中，要正确的进行刻度的读取，了解测量仪器的刻度原理，明确读数的基本值、最小刻度值、估读值、倍率等，准确的读取各种不同仪器上的读数，按照相应的公式计算出最终的读数.在教师的教学中，要求教师着重讲解高考时重点备考的读数问题，并给予同学们适当的指导，建议同学们用读数公式来计算读数，养成良好的习惯，正确的读取读数.。
