5、论文：高考中测量仪器的读数问题 (2).docVIP

高考中测量仪器的读数问题长沙县实验中学（邮编410100） 隆小龙 中学物理考试大纲明确要求掌握常用测量仪器的使用和读数，中学物理中常用的测量仪器有：测长度仪器有刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器(千分尺)；测时间仪器有秒表、打点计时器；测力仪器有弹簧秤、台秤；测质量仪器有天平；测温度仪器有温度计；电学相关仪器有电流表、电压表、多用电表、电阻箱等。有关这些仪器的读数更是高考是考查的热点之一，如何正确把握这些仪器的读数就显得尤为重要了。下面就近年的高考题重点谈谈有关读数中的估读问题。一、估计值的理解一个测量工具无论怎样精密，由于测量过程中的内外因素的影响，实际测量产生误差总是在所难免的，因此在实际测量中所得的一切测量结果都应该是近似的，近似值处以有效数字表示。测量中把带有一位不可靠数字的近似数字，称之为有效数字，物理中将这位不可靠数位叫估计位，对应的值称之为估计值。中学物理中的有效数位具有一定的物理意义，可以直接反映测量的准确度，比如：直尺测量长度所得的二组数据：分别为0.580和0.5800，从数学学科的角度来看，这二组数据没有差别，但物理上的这二组数据明显有不同的物理意义，体现了前者使用的测量工具应该是最小刻度为厘米的测量工具，千分位上的0属于估计数位值，后者使用的测量工具应该是最小刻度为毫米的测量工具，万分位上的0属于估计数位值。因此物理上绝对不允许出现0.580=0.5800的现象。当然在读数中，读数末位也只允许出现一个估计数位，因为第一位已经是估计的了，虽然有效但不可靠，再估计下一位就毫无意义了。二、正确把握估读方法 首先要清楚的是，并非是所的有测量数据都需要加估读位，一方面中学物理有部分测量工具对应的测量数据本身就是跳跃式的，如电阻箱、秒表、游标卡尺等，这些测量工具在读数时，就不存在估读的问题。至于其它的测量工具的估计规则，联系以往中学物理教学及近年来的一些有关高考试题分析，原本一个并不难深的问题却因各种估读规则不统一而导致变得复杂，给中学物理教与学尤其是高考应试中埋下了一个困惑。目前广大中学师生当中，有关估读的规则有多种版本。争议的焦点主要落在在最小分度为“2”(含0.2、0.02、0.002)、“5”（含0.5、0.05、0.005）两种情况相关仪器的读数和欧姆档读数记录规范问题上。大部分老师及其相关资料俱按照大学物理中介绍的欧姆表准确度等级读数规则进行读数，即采取“十分之一”、“五分之一”和“二分之一”的估读要求，具体而言，“凡是最小分度是“1”（含0.1、0.01、0.001）的，要求读到最小刻度后再往下估读一位，估读的这位数字是不可靠数字；凡是最小分度是“5”（含0.5、0.05、0.005）的，则只要求读到最小刻度所在的这一位，虽然也有估读之说，但也只估读到最小刻度的五分之一，在最小刻度数位下不另加估读数位；凡是最小分度是“2” (含0.2、0.02、0.002)的，就读到最小刻度所在的这一位，虽然也有估读之说，但也只估读到最小刻度的二分之一，在最小刻度数位下同样不另加估读数位”。从近年来的高考真题来看，以这样一种估计规则去处理相关的考题，结果广大师生就会遭遇尴尬的境地，以最小分度为“5”（含0.5、0.05、0.005）的情况时，做出的结果与高考标答一致，遇到最小分度为“2” (含0.2、0.02、0.002)的情况时，做出的结果与高考标准答案不一致。以2010年全国新课标卷为例（节选试题部分）：第23题：电路中的电流表、电压表的示数如图3、4所示.电流表的读数为_，电压表的读数为_.按照上文中所谈的规则进行读数，所读结果应该为：电流表的读数为_115mA _，电压表的读数为_5.00V _；而当年高考给出的标准答案为：电流表的读数为_115.0mA _，电压表的读数为_5.00V_.于是有人提出了不管是哪种刻度的表，在读数时，都采用在最小刻度的基础上补加一位估读位，可对照2010年高考大纲卷试题，发现这种处理方法又会出现问题。2010年高考大纲卷（节选部分试题）第23题：两电流表的示数如图所示，从图中读出A1的示数I1= ，A2的示数I2= ；依据最小刻度的基础上补加一位估读位的读数方法处理，所得答案应该为：A1的示数I1= 3.00mA ，A2的示数I2= 0.660mA ；而当年高考给出的标准答案为：A1的示数I1= 3.00mA ，A2的示数I2= 0.66mA ； 对于仪表的读数问题，到底该怎么处理，才能符合高考的要求，这确实让不少人觉得无所适从。为此我们不妨回归教材，或许教材所给信息能看出一些端倪。人教版选修3-1第68页，问题与练习1、用电表进行了两次测量，指针的位置分别如图2.9-7中a和b所示。在两次测量中表盘指针位置分别如a和b所示。若多用表的选择开关处在以下表格中所指的档位，a和b的相应读是多少？教师用书参考答案：认真分析参考答案，不难发现：1）直流电压档，2.5V量程刻度盘，每格表示0.05V，采用“五分之一估读法”，因而指针a示数读数为0.57V；指针b示数采用“十分之一估计法”，所读数据为2.00V。（2）直流电流档，100mA量程刻度盘，每格表示2mA，采用“十分之一估读法”，得出指针a读数为22.8；指针b示数为80.0mA。显然，依据教材及教师用书可以发现：原来中学中的有关“2”、“5”刻度盘的相关仪表读数规则已经在教材中得以体现，凡最小刻度为“1”（含0.1、0.01、0.001）均采用“十分之一估读法”进行读数；凡最小刻度为“2”（含0.2、0.02、0.002）仍采用“十分之一估读法”进行读数；凡最小刻度为“5”（含0.5、0.05、0.005）均采用“五分之一估读法”进行