高中物理常用仪器的读数问题
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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