谈电表读数的唯一性_高校之窗
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谈电表读数的唯一性

2013-06-17

高校之窗

电学实验中对电表直接测量应该怎样读数,是电学实验教学的一个重要问题,也是一个看起来并不复杂而要学生准确、熟练地掌握它并不容易的问题。难就难在电表的读数,不仅要反映出待测量的大小,而且要反映出它的精确程度。由此可见,对同一量程的电表测量同一物理量是多读一位,还是少读一位,就成了对立、互不相容的答案,导致师生之间、教师与学生之间对这类问题也模棱两可、无所适从,为还电表读数的唯一性,本文谈点粗浅看法:

一、    根据电表最小刻度之间距离进行读数

中学实验使用的电表最小刻度之间的距离是大于或等于1毫米的,对于初中学过的毫米刻度尺测量物体长度就要读到毫米的十分位,说明人眼的分辨能力完全可以将1毫米宽度再近似分为十等份。由此推出学生能够接受的读数规则十读到电表最小刻度的十分位,遵照这一读数规则,量程是0.6安的安培表最小刻度是0.02安,应该独到安培表的千分位;量程是3安的安培表最小刻度是0.1安,应该读到安培表的百分位;量程是3伏的伏特表最小刻度是0.1伏,应该读到伏特表的百分位;量程是15伏的伏特表最小刻度是0.5伏,应该读到伏特表的百分位。

二、    根据电表的准确度和有效数字读数

由教学参考书提供的资料可知,目前中学物理实验室使用的J0407型、J0408型安培表和伏特表其准确度等级室2.5级,即在正常使用的条件下最大的绝对误差不超过满刻度的±2.5%,例如使用量程为0.6安的安培表,最大可能绝对误差为ΔI=±0.6×2.5%=±0.015A,误差出现在安培的百分位上,同理使用量程为3安的安培表,最大可能绝对误差为Δ=±3×2.5%=±0.075A误差出现在百分位上,量程为15伏的伏特表最大可能绝对误差为ΔU=±15×2.5%=±0.375V,误差出现在十分位上。根据新教材教学大纲规定,在物理实验中要求中学生了解误差概念,理解有效数字的意义,测量中能按有效数字的要求读数。按照有效数字的概念,有效数字的最后一位是有误差的,因此,读数规则是,误差出现在哪一位就只能读到那一位。按照这一规则,量程是0.6安的安培表应该读到安培表的百分位,量程是3安的安培表应该读到安培表的百分位,量程是3伏的伏特表应该读到伏特表的百分位,量程是15伏的伏特表应该读到伏特的十分位。

三、    两种读数规则的辨证统一

按两种读数规则对量程位3安的安培表和量程为3伏特的伏特表进行读数所得的结果是统一的,但对量程为0.6安的安培表和量程为15伏的伏特表的读数出现对立,互不相容的答案。

应该说在不了解电表的制造原理及技术工人实际制造时会给电表在测量时带来多大的误差的情况下,按电表最小刻度之间的距离读数无疑是正确的,也是符合新教材教学大纲附加说明中“对于直接测量读数,一般要估读到最小刻度的下一位”的教学要求,但象0.6安量程的安培表,15伏量程的伏特表就是一般中的特例,应先按读数规则(一)读到最小刻度的十分位,再按读数规则(二)将误差出现位后面的数值进行四舍五入到误差出现位,从而使两种读数规则从对立走向统一。

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