【对物理高考仪器仪表读数的疑问和探讨】 物理天平读数

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  摘 要:本文介绍了中学物理实验上几种实用的教具,并提出了它们的重要性以及在教学中怎样合理使用。   关键词:物理课堂;实用教具;书;嘴   中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2012)08-076-1
  
  一、问题的提出
  2008年宁夏理综有这样一道物理实验题:下图为一正在测量中的多用电表表盘。(1)如果是用直流10mA档测量电流,则读数为 mA。(2)如果是用直流5V档测量电压,则读数为V。
  给出的参考答案是7�18mA和3.59mA,这样读数是否正确呢?这里牵涉到不确定度的问题。
  二、高考考试说明中对仪器仪表读数的要求
  1.关于误差。
  认识误差问题在实验中的重要性,了解误差的概念,知道系统误差和偶然误差,知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差,能在某些实验中分析误差的主要来源,不要求计算误差。
  2.关于有效数字。
  了解有效数字的概念,会用有效数字表达直接测量的结果,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。
  三、学生在仪器仪表读数中的常见问题
  1.千篇一律,全部估读。很多学生在没弄清楚读数原理的情况下,认为所有的读数都必须机械地估读,造成多出一位的读数错误。像10分度的游标卡尺的读数,最小分度是0.1毫米,主尺上的任意一条刻度与游标上的第几条刻度线最对齐,就用0.1mm×几就可以了,不要再估算。
  2.随意加零,“确保”正确。部分学生读数下来发现经常少了一个零,这时,他不去研究读数的原理,而是读数结束以后,人为地加一个零,甚至加两个零,有时造成鱼目混珠的现象,把不会读的读对了。
  3.对格数估读,再乘以最小分度值。有些学生认为读数既然要估读,在估读比较困难的情况下,不能先对格数进行估读,再乘以最小分度吗?如右图:很多学生读作0.298A。理由是在0.2A后指针偏了4.9格,而每一格为0.02A,故0.02×4.9=0.298。实际应读作多少呢?根据有效数字可疑位与不确定度数字关系,可如下确定:目前实验室一般电表的精度等级为2.5级,则=(2�5/100)×0.6=0�015A,不确定度数字处在百分位,则有效数字读数也只需读到百分位。对于上述这种情况,指针偏转的格数以估读半格为宜,即不足半格可舍去,超过半格可入上来,上例可计为偏过0.2A后5小格,读数为0.30A。同理量程为15V的伏特表其不确定度为0.375V,故有效数字读到十分位即可,也以半格来估读。根据上述方法,08年宁夏理综物理给出的电流表读数答案是错误的,正确的应为7.2mA。
  四、对仪器仪表读数教学的理论探讨
  在实验中,测量时要按照有效数字的规则来读数,而测量仪器的读数规则为:测量误差出现在哪一位,读数就相应读到哪一位,在中学阶段一般可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。
  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。
  ③对欧姆表的读数:待测电阻的阻值应为表盘读数乘上倍数。为减小读数误差,指针应指表盘较中间的部分,否则需换档,换档后,需重新进行电阻调零.是否估读由具体的情况而定。
  五、对仪器仪表读数的教学实践
  1.理解记忆。
  对于中学物理实验中常用的仪器,如游标卡尺、螺旋测微器、打点计时器、示波器、电流表、电压表、多用电表、电阻箱、滑动变阻器等,特别是电学实验中,电流表、电压表的量程及接法选择,滑动变阻器、电阻箱的选取,滑动变阻器分压、分流接法的选取。要理解并记住他们的构造、原理、使用规则等,会在相关实验中合理选用并正确使用。对考纲规定的基本实验的目的、原理、操作步骤、注意事项、误差处理等要理解其意义,要做到在理解的基础上进行记忆。
  2.熟练操作。
  对考纲规定的基本实验,要在理解和记忆的基础上,反复操作,特别是电学实验中电路的设计和实物的连接,通过操作进一步深化理解。在理解和熟练操作的基础上,要再对基本实验按“物理量的测量(长度测量、时间测量、质量测量、电路量的测量、其他量的测量)”“物理原理的验证”“通法(如伏安法、纸带实验)”等进行归类总结,强化记忆。
  3.迁移变通。
  在熟练操作的基础上,对考纲规定的基本实验的目的、原理、操作规程、数据处理方法、所用仪器等,可尝试替代变通,如伏安法中对电流表或电压表的替代,纸带实验中打点计时器的替代,电阻测量方法中伏安法、替代法、满半偏法的替代,实验数据处理方法中列表法、图像法、函数关系法、公式法的替代等。还可尝试运用实验中的方法、原理等或物理习题中的结论解决另一实验中的问题,设计新的实验。
  对物理实验的复习,通过以上三个方面的训练,要使学生真正做到“理解和三会”:能在理解的基础上完成考纲规定的基本实验;会用这些实验中用过的实验方法;会正确使用仪器器材;会分析数据得出结论。

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