【第2章 直线运动】§第6讲：实验02：各种测量工具的读数方法.doc

襄城高中 高中物理 第6讲：实验02：各种测量工具的读数方法教学目标：教学重点、难点：新课引入：教学过程：一、长度的测量 1、各种刻度尺：012345678910（1）常用于测量的刻度尺有钢板尺、钢卷尺、木直尺等。测量时要估读到最小刻度的下一位。（2）读数时注意： 要使刻度尺的刻度线紧贴被测物，眼睛应正对刻度线读数，以避免视差。 用零刻度线在端头的刻度尺测量时，为了防止因端头磨损而产生误差，常选择刻度尺的某一刻度线为测量起点，测量的长度等于被测物体的两个端点在刻度尺上的读数之差。【例】如图（甲）所示的物体A的长度是_cm=_m，如图（乙）所示的物体B的长度是_mm=_m. 2、游标卡尺：01234567890012345678910 （1）根据游标上的最小格数的多少（如图就是分度而不是分度），常把游标卡尺分为分度的、分度的和分度的三种，它们的精度(游标上的最小分度值)分别为、。 （2）读数方法： 主尺上与游标尺的刻度对齐的毫米整数游标尺上对齐的格数分度 （3）读数时注意： 读主尺上的整数值时，是看游标尺上的刻度，而不是游标尺的前边沿。 读主尺上的数值时，要换算为毫米数值，而不要用厘米来表示。 游标卡尺的分度是按游标尺的最小格数的多少来划分的，而不要只看游标尺上的标称值。 读数后，应该验证一下结果的正确性。 3、螺旋测微器：50202515 （1）螺旋测微器又叫千分尺，它只有一种，精确度为。分度。 （2）读数方法：主尺上露在外面的毫米整数副尺上的估读格数分度 （3）读数时注意： 格数一定要估读，尤其是对齐整数格时。 一定要注意有没有过半格。 读数后要进行验证，它的读数格式为。二、质量的测量 1、托盘天平0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000mg 中学物理实验中常用的天平有物理天平和托盘天平。（1）天平的主要技术参数： 全称量：天平所能称量的最大质量； 感量：使天平指针从平衡位置偏转到最小分度所需质量.感量也叫做“分度值”.这一数值愈小，天平愈灵敏；（2）天平的使用 称量前应按下述步骤进行调整： 调水平：调天平底座上的两个调平旋钮，使重锤线的小重锤尖端与底座上的小锥体的尖端正对。 调平衡：用镊子把横梁上的游码拨到左边零位（在调节横梁水平前，必须把游码移到左端零刻度处，即将游码的左端与零刻线对齐），然后通过调节横梁两端的平衡螺丝，使天平指针能在中央刻线两侧等幅摆动。（3）注意： 被测物体的质量不能超过天平的全称量； 待测物体和砝码的放置应为“左物右码”； 取放待测物或加减砝码时应使天平止动； 待测物的质量等于砝码的总质量加上游码所示读数；【例】如上图所示。测量读数由右盘中砝码和游标共同读出。横梁上的刻度单位是毫克（mg）。若天平平衡时，右盘中有26g砝码，游码在图中所示位置，则被测物体质量为26.32g（最小刻度为0.02g，不是10分度，因此只读到0.02g这一位）。答案：26.32g【例】下图是天平上标尺的常见的两种刻度，试根据游码位置读数：0 1 2 3 4 5 g0 1 2 3 4 5 g图甲图乙甲：标尺分度值_g，读数_ g； 乙：标尺分度值_g，读数_g； 三、时间的测量 1、打点计时器：振针振片永久磁铁限位孔（1）计时仪器：打点计时器是一种特殊的计时仪器，电源用的交流电，所以打相邻两个点的时间间隔是。 （2）分类： 火花打点计时器：接交流电源，频率为时，打点周期为。 电磁打点计时器：接交流电源，频率为时，打点周期为。 （3）注意： 打点计时器需要预热； 为使打点的频率比较稳定，要求打点计时器振动片的固有频率也是，使之发生共振现象.振动片的长度可在一定范围内调节，通过改变振动片的长度可调节它的固有频率。 实验前要检查打点的清晰情况，必要时应调整振针的高度，且不能让它松动，否则将会出现漏点、双点等现象，还会对纸带产生过大的阻力。 2、机械式秒表：031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314（1）表盘分布： 分盘： 秒盘：（2）读数方法：秒表的读数分两部分：小圈内表示分，每小格表示0.5分钟；大圈内表示秒，最小刻度为0.1秒。当分针在前0.5分内时，秒针在030秒内读数；当分针在后0.5分内时，秒针在3060秒内读数。因此图中秒表读数应为3分48.7秒。（3）注意： 秒表不需要估读；四、力的测量 1、弹簧测力计：学生实验用弹簧秤量程一般为05 N，最小分度值为0.1 N.使用时应注意：(1)所测力不要超过弹簧秤量程.(2)使用前应检查弹簧秤是否需要调零.方法是将弹簧秤竖直挂起，如其指针不指零位，就需要调零，一般是通过移动指针来调零.(3)若弹簧秤零点准确，但挂上钩码检查时，示值误差随钩码的增大而增大，此时应调整弹簧的圈数来解决.示值小于钩码重力应增加弹簧圈数；示值大于钩码重力时，应减少弹簧的圈数.五、电压、电流的测量 1、一般电压表、电流表： （1）构造： 表盘：总共有三个大格，小格； （2）读数方法：最小分度是“1”的电表，测量误差出现在下一位，下一位按估读。如最小刻度是的电流表，测量误差出现在毫安的十分位上，估读到十分之几毫安；最小分度是“2”或“5”的电表，测量误差出现在同一位上，同一位分别按或估读。如学生用的电流表量程，最小分度为，误差出现安培的百分位，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读数，以安培为单位时，百分位上的数字可能为0、1、2、9；学生用的电压表量程，最小分度为，测量误差出现在伏特的十分位上，只读到伏特的十分位，估读到五分之几小格，以伏特为单位读时，十分位上的数字可能为0、1、2、9。 【例】按照有效数字规则读出下列电表的测量值。0123051015V00.20.40.60123A （）接03V量程时读数为_V。 （）接015V量程时读数为_V。 （）接03A量程时读数为_A。 （）接00.6A量程时读数为_A。 2、万用表的电压挡、电流挡：（1）构造： 表盘：中间一行刻度均匀，总共格，直流电流、直流电压、交流电流按此刻度读。 电压、电流的读数方法：最小分度是“1”的电表，测量误差出现在下一位，下一位按估读。如最小刻度是的电流表，测量误差出现在毫安的十分位上，估读到十分之几毫安；最小分度是“2”或“5”的电表，测量误差出现在同一位上，同一位分别按或估读。如学生用的电流表量程，最小分度为，误差出现安培的百分位，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读数，以安培为单位时，百分位上的数字可能为0、1、2、9；学生用的电压表量程，最小分度为，测量误差出现在伏特的十分位上，只读到伏特的十分位，估读到五分之几小格，以伏特为单位读时，十分位上的数字可能为0、1、2、9。例如上图为多用表的表头：指针位置如图，在、时的读数各是多少？若量程用直流电压档，一大格表示，一小格表示，、时的读数分别为和；若量程用直流电压档，一大格表示，一小格表示，、时的读数分别为和，若量程用直流电压档，一大格表示，一小格表示，、时的读数分别为和；若量程用直流电压档，一大格表示，一小格表示，、时的读数分别为和；若量程用直流电压档，一大格表示，一小格表示，、时的读数分别为和；对于直流电流档的读数，可以比照直流电压档，对于交流电流档的读数仍读表盘第二行数字，比照直流读数，对于交流电压档有专门刻度线，读表盘第三行数字，起始阶段的一段刻度既不均匀，也很不准确，一般情况下不要使用这段刻度进行测量，如果必须使用这段不均匀的刻度进行测量，那只能进行粗测，这时要求估读也同样是既困难又没有意义，因此与欧姆表相同，也不要求估读。六、电阻的测量1、万用表的电阻挡：使用多用电表时首先应该根据被测物理量将选择开关旋到相应的位置。使用前应先进行机械调零，用小螺丝刀轻旋调零螺丝，使指针指左端零刻线。使用欧姆挡时，还应进行欧姆调零，即将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指右端零刻线处。欧姆挡的使用：选挡。一般比被测电阻的估计值低一个数量级，如估计值为200就应该选10的倍率。调零。将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。将指针示数乘以倍率，得测量值。将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡。用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小，应增大倍率；如果指针偏转角度太大，应减小倍率。若为电阻1档，a、b时的读数分别,50和4，若指针没有与刻度线对齐可以估计一位。 2、电阻箱：0.11011K10K100176543289017654328901765432890176543289017654328901765432890上图中的电阻箱有6个旋钮，每个旋钮上方都标有倍率，将每个旋钮上指针所指的数值（都为整数）乘以各自的倍率，从最高位依次往下读，即可得到这时电阻箱的实际阻值。图中最左边的两个黑点是接线柱。若指针所示如图，则阻值为84580.2。七、压强计、温度计1、压强计：2、温度计：中学物理实验中常用的液体温度计有水银温度计、煤油温度计(红色液体)等。（1）性能：水银温度计测量范围一般为0100；煤油温度计的测量范围一般是50100。最小分度值一般为1。（2）使用时应注意：选用的测温范围要适当，待测物体的温度不能超出温度计的最高可测温度。测量液体的温度时，温度计不要与器壁接触。读数时，温度计不应离开被测物体(体温计除外)，而且眼睛要正对液柱的凸(或凹)弯月面的水平切线位置。最好在液柱芯向上升至最高不再上升时或达稳定时进行读数。历年高考要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧秤、温度表、水银气压计、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。 使用以上仪器时，凡是最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字）。 凡是最小刻度不是10分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。有人说读数时可以读到最小刻度值的下一位，高考试题有时给出的答案也是这样，我认为这种读法不妥。原因如下：对所有仪器或者仪表读数时，只能有一位不准确数字，对最小分度是1的仪器，估计一位就是最小分度值的下一位，是对的，但对最小分度是2或5的仪器，最小分度值的下一位是看不见的，无法估读，所以，读数时只能读到最小分度值这一位。使用以上仪器时，凡是最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不可靠数字，但是是有效数字的不可缺少的组成部分）。凡是最小刻度不是10分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。附：中学实验教学中仪器仪表读数的若干问题（摘录） 北京市物理学会中学委员会 专题研究小组 北京市物理教学研究会 （洪安生执笔） 测量仪器仪表数据的正确读取和记录，是实验能力的一个重要方面，中学物理教师历来对这个问题很重视，但在实际教学过程中，在一些具体要求上却存在着诸多认识上的不统一。例如，哪些仪器读数时要求学生必须估读，哪些不应该估读，哪些要求估读的，又应该怎样去估读等等。 为此，北京市物理学会中学工作委员会、北京市中学物理教学研究会专题研究小组于1997年11月21日召开了小型研讨会，并邀请了人民教育出版社物理室编审张同恂、国家教委教学仪器研究所理科室主任金毅和北京大学物理系原力学热学实验室主任刘雪林等三位专家与会。三位专家与各位参加会议的中学教师一起进行了认真、深入地研讨，会上大家对所讨论的问题基本上达成了共识。最后，形成了如下共同意见。1、几项基本认识原则1.1 测量仪器、仪表的分度值与它们的准确度等级是相关的，一般说来，仪器的分度值要大于它的允许误差。 允许误差，都必须控制在一定的范围内，不得超过标准。而分度值一般是根据允许误差所决定的，那些准确程度较差的仪器，例如测力计，其刻线就较稀疏即它的分度值较大，而那些准确程度较高的仪器，其刻线就比较密集，即它们的分度值较小。1.2 实验过程中，保留尽可能多的直接测量数据，是具有良好实验素养的表现，因此，可以估读，一般应进行估读。 实验过程中，测量仪器的读数是实验中的原始数据，要特别珍惜，尽可能保留下实验过程中精确的原始数据。物理学史上一些重要的发现常常就是在精确测量数据的最后几位甚至是最后一位有效数字上。如果在实验后进行数据处理的过程中，由于各测量数据的有效数字位数不同，需要舍弃某些数据中的一些有效数字，那也无妨。但如果实验过程中记录原始数据时就已经舍弃了后面几位有效数字，到以后用到时却无能为力了。因此，在教学过程中应培养学生养成记录尽可能多的原始数据的习惯。所以，在实验过程中，凡可以估读的，都应该进行估读，并准确记录所读取的数据。1.3 实验仪器是千差万别的，实验中遇到的情况错综复杂，对于数据读取的原则和方法，虽然应作一些统一的规定和要求，但又不应过死。1.4 对中学生的实验能力要求不能过高，因此，对于仪器的“允许误差”、“基本误差”等，不要求中学生了解和掌握。对仪器读数的原则和方法，要求应尽可能简化、避免出现过多的特例。 对中学生实验中仪器的读数要求，原则上如前面第2条所述的，“可以估读的，一般应进行估读”。但由于实际实验中遇到的仪器和情况都很复杂，难作“一刀切”式的统一要求，难免要有各种各样的特例，可是特例过多，又会使学生负担过重，教师在教学中也难以操作，因此，教学过程中的具体要求应做到“尽量统一和简化”。2、一些具体要求2.1 初中阶段对刻度尺读数的要求，考虑到初中学生的年龄特点、知识水平等多种因素，在所有实验仪器中，只有刻度尺要求进行估读，其他仪器，例如测力计、量筒、液体温度计等，都不要求学生进行估读，在读数时，指针靠近哪一条刻线，就读那条刻线的数值。对刻度尺，一般要求是按10分估读，即估读到最小分度的。例如分度值是的刻度尺，读数都应是的整数倍。如、等都是正确的读数，而、等都是错误的读数。（对于有刻度线的钢直尺，由于的距离实在太小，若按“10分估读”法进行估读，操作起来太困难，可与最小分度为的刻度尺的读数方法相同，即不要求对进行分估读，而是对进行分估读，读数应为的整数倍）。2.2 高中阶段原则上应把刻度尺的读数方法推广到其他仪器，包括天平的游码标尺、测力计、螺旋测微器（千分尺）、磁电式电流表和电压表等，但对下面第2.3项以后的仪器应有特殊的要求和理解。 例如量程为、分度值为的直流电流表，按“10分估读”法进行估读，读数应为的整数倍，如、等都是正确的读数，而、等都是错误的。 又如量程为、分度值为的直流电压表，按“10分估读”法进行估读，读数应为的整数倍，如、等都是正确的读数，而、等都是不正确的。2.3 关于游标卡尺（包括其他游标类仪器）的读数问题。由于实验使用的最小分度为及的游标卡尺（最小分度为的游标尺已经停止生产和在生产实际中使用）的分度已经很小，而且它们的允许误差也属于这个数量级。因此读数只要求是分度值的（整数）倍，例如最小分度为的游标卡尺，读数应是的整数倍，如、等都是正确的读数，而、等都是错误的。对于游标卡尺上实际上也进行了估读，这个“估读”体现在对值的判断上，即判断游标尺上的哪一条刻线与主尺上的某一刻线对齐，可能不同的人的结论不完全相同，这里已经含了估计的成分。2.4 关于数字显示仪表的读数。数字显示仪表工作时如果示值是稳定的，则按实际示数数值读取数据；如果示数值不断增减变化，则应观察一段时间，在它的示数变化范围内取平均值，但数字的位数不得任意增、减。如某一数字电压表，示灵敏值在间变化，则读数应记作或，不可记作；如果示灵敏值仅在间变化，则看在哪个数值上停留的时间较长，就读作那个数值，这就是“估读”。2.5 关于液体温度计的读数问题。液体温度计本身的准确程度很低，一般允许误差就是，再加上内部液柱的液面并不是一条很精确的细线，因此估读起来既困难又没有多大意义，一般可不要求学生估读，即读数为的整数倍即可。但如果教师为了简化对学生的要求，仍按刻度尺的读数方法读数，