常见仪器的读数方法

LOGO常见仪器的读数方法在高中物理《考试说明》中要求学生会正确使用的仪器有14种，如图表所示：所测量的物理量测量仪器长度刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器(千分尺)时间秒表、打点计时器力弹簧秤质量天平温度温度计电学电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱、示波器A需要估读的仪器的读数问题1A不需要估读的仪器的读数问题2对这些常用的测量仪器除打点计时器、滑动变阻器和示波器不需要读数外，其余11种都涉及到读数问题。中学阶段常见仪器的读数问题可以分为:一切测量结果都是近似的，近似值应当用有效数字表示（测量中把带有一位不可靠数字的近似数字，叫做有效数字）。按照规定，有效数字一般只保留一位不可靠的数字，其最后一位数字是有误差的。因此，仪器、仪表的读数误差出在哪一位，读数就读到那一位为止。直接测量中读出的测量值的有效数字的最后一位要与读数误差所在的一位对齐。中学阶段对需要估读的仪器的读数问题根据测量仪器的最小分度分为：最小分度为“1”的仪器的读数问题和最小分度为“2”和“5”的仪器的读数问题一、需要估读的仪器的读数问题&1、最小分度为“1”的仪器的读数问题【理论阐释】最小分度为“1”的仪器，测量误差出现在下一位，下一位按十分之一估读。如最小刻度是1mm的刻度尺，测量误差出现在毫米的十分位上，估读为十分之几毫米。如最小分度为1mm（毫米刻度尺）、0.1（量程为3V、5V的电压表或量程为3A、5mA的电流表）的电表和最小分度为0.01mm（螺旋测微器）都要估读到最小刻度的下一位。【典例导悟】（1）用螺旋测微器测量三根金属导线的直径，其示数如图所示，则三根金属导线的直径甲为________mm；乙为_________mm，丙为__________mm。乙丙甲（２）某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并测弹簧的劲度系数k。做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0，弹簧下端挂一个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1;弹簧下端挂两个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L2;……;挂七个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L7。测量记录如下表：实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中代表符号L0L1L2L3L4L5L6L7刻度数值/cm1.703.405.108.6010.312.1【解析】（1）螺旋测微器是最小刻度为0.01毫米的测量长度的常用仪器,其读数应估读到下一位，也就是要读到千分之一毫米位。这也是千分尺的由来。其具体的读数方法是：固定刻度读整数(到半毫米)＋可动刻度数格数（要估读）×精度得到的小数。所以甲图的读数为0.5+40.0×0.01=0.900mm；乙图的读数为8.5+10.0×0.01=8.600mm；丙图的读数为8.0+48.0×0.01=8.480mm（2）弹簧秤的精度为0.1cm，其读数应估读到下一位，也就是百分之一厘米位，L3的准确读数为6.8厘米,再向下估读一位约为4～6,所以读数为6.84～6.86,单位是厘米。同理L7的准确读数为14.0厘米,再向下估读一位约为4～6,所以读数为14.04～14.06,单位是厘米。【答案】（1）0.900，8.600，8.480（2）6.84～6.86,14.04～14.06&2.最小分度为“2”和“５”的仪器的读数问题【理论阐述】最小分度为“2”和“5”的仪器，其读数可按下表方法：最小刻度误差位置读数方法举例说明最后位可能出现的数字2（0.2、0.02等）5（0.5、0.05等）最小刻度的同一位按1/2估读如量程为0.6A的电流表，最小分度为0.02A，，其误差出现在安培的百分位，只读到安培的百分位，估读半小格，不足半小格的舍去，超过半小格的按半小格估读。0、1、2、……9最小刻度的同一位按1/5估读如量程为15V的电压表最小分度为0.5v，其测量误差出现在伏特的十分位上，只读到伏特十分位，估读五分之几小格。0、1、2、……9【典例导悟】（2010合肥模拟）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挡位，a和b的相应读数是多少？请填在表格中。【解析】直流电流100mA挡读第二行“0～10”一排，最小分度值为2mA,估读到1mA就可以了；直流电压2.5V挡读第二行“0-250”一排，最小分度值为0.05V,估读到0.01V就可以了；电阻×100挡读第一行，测量值等于表盘上读数“3.2”乘以倍率“100”，其读数如下表所示：指针位置选择开关所处的挡位读数a直流电流100mA23.0mA直流电压2.5V0.57Vb电阻×100320Ω【理论阐述】在中学阶段学习使用的仪器中，秒表、电阻箱和游标卡尺不需要估读。秒表的时间和电阻箱的阻值变化是跳跃的不连续的，故一般不估读。如机械表采用齿轮传动，每0．1s指针跳跃1次，指针不可能停在两小格之间，所以不能估读出比最小刻度更短的时间。而电阻箱每次旋动旋钮时阻值也是跳跃式增加，不会出现中间阻值。游标卡尺的游标和主尺对齐，本身已经有了“估读”的意味，故不用再估读了。欧姆表刻度不均匀，可以不估读或按半刻度估读。二：不需要估读的仪器的读数问题【典例导悟】下面各图均是用游标卡尺测量时的刻度图，甲为20分度游标尺，乙为50分度游标尺，它们的读数分别为：甲cm，乙cm。图甲图乙【解析】对游标卡尺的末位数不要求再做估读，如遇到游标上没有哪一根刻度线与主尺刻度线对齐的情况，则选择靠主尺刻度线最近的一根线读数。有效数字的末位与游标卡尺的精度对齐，不需要另在有效数字末位补“0”表示游标最小分度值。读数方法是:游标零前读整数，游标尺上数格数，乘上精度是小数，两者相加是读数。图甲中游标卡尺的精度为0.05mm，主尺上的整数是63mm，游标上的小数为5×0.05=0.25mm，所以图甲的读数为63+0.25=63.25mm=6.325cm，图乙中游标卡尺的精度为0.02mm，图乙的读数为42+5×0.02=42.10mm=4.210cm。【答案】6.3254.210