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笔者经常参加省内、国内高考物理研讨会,发现一线教师向与会专家们咨询最多的莫过于欧姆表是否估读,如何估读两大问题.于是对大量考查欧姆表读数的高考试题、模拟试题、联考试题进行汇总分析,得出有关读数问题大致有以下五种观点.
1.欧姆表盘刻度不均匀,本为粗测,无需估读.
2.一律估读到下一位.
3.X1档估读到下一位,其余档位不估读.
4.指针指到整刻度不估读,非整刻度估读.
5.由于欧姆表难于估读,测量结果只需取两位有效数字.读数时注意乘以相应档位的倍率.
对于第一种观点笔者不敢苟同.虽然欧姆表为粗略测量阻值的仪表,但我们测量的目的是希望测量结果能尽量的接近真实值.当然在将表盘读数估读乘以高倍率后,确实无法体现其精确度.但在X1档,如果不进行估读,势必造成测量误差更大.因为在欧姆表盘的不同区间所标刻度的最小值不同,精确度不同.
对于第二种读法,笔者认为该读法对于欧姆表盘上的某些区间未免有些多此一举.如指针示数在20~30之间,最小分度为2.读数在个位已不准确,再估读到十分位,反而不能体现物理做为一门实验科学的严谨性、缜密性.
第三种读法看似考虑到了不同倍率的档位,测量误差减小了.但对于X1档,这种读法同样忽略了欧姆表盘的不同区间所标刻度的最小分度不同,精确度不同的特点.如果一律估读到下一位,则无法体现估读可使测量值更接近真实值的实用价值.
对于第四种读法本人也不赞同.因为指针是否指到整刻度取决于测量者的目视情况,让测量者的主观意识决定测量结果是不够合理的.况且在同一刻度盘上有些测量值要估读,而有些却不估读,此种观点会使欧姆表的读数方法太过随意,有失其科学性 .
至于第五种只考虑有效数字,不考虑估读的读法.其读数标准看似与物理测量原理无关,然而测量结果取的两位有效数字,也基本体现了估读的思想.只是在对大电阻测量时,仅两位有效数字很显然是不够用的.
笔者仔细研究了欧姆表盘的刻度特点,结合电流表、电压表的读数原则,在此提出有关欧姆表读数标准的几点建议如下.
1.读数时,一律先估读,再乘以倍率.
2.估读表盘刻度时,依据欧姆表盘的不同区间所标刻度的最小分度不同,选择不同的估读方法.
(1)表盘最右侧区间0~5之间,最小刻度为0.5,应估读到最小刻度的15.如图1,指针①=1\*GB3的表盘读数为2.7Ω,指针②=2\*GB3的表盘读数为4.0Ω.
(2)表盘刻度在5~20之间,最小刻度为1,应估读到最小刻度的110,即估读到下一位.如图1,指针③=3\*GB3的表盘读数为7.8Ω,指针④=4\*GB3的表盘读数为11.8Ω.
(3)表盘刻度在20~40之间,最小刻度为2,应估读到最小刻度的12.如图1,指针⑤=5\*GB3的表盘读数为22Ω.
(4)表盘刻度在40~50之间,最小刻度为5,应估读到最小刻度的15.如图1,指针⑥=6\*GB3的表盘读数为42Ω.
(5)表盘刻度在50~100之间,最小刻度为10,应估读到最小刻度的110.如图1,指针⑦=7\*GB3的表盘读数为75Ω.
(6)表盘刻度在100~200之间,最小刻度为50,应估读到最小刻度的15.如图1,指针⑧=8\*GB3的表盘读数为130Ω.
图1高考佐证:
1.(2011全国卷1)使用多用电表测量电阻时,实验时,将多用电表调至×1Ω挡, 如图2所示,则多用电表的读数为Ω.(参考答案:14.0)
2. (2013高考上海物理第27题)为确定某电子元件的电气特性,做如下测量.(1)用多用表测量该元件的电阻,选用“×100”倍率的电阻档测量,发现多用表指针偏转过大,因此需选择倍率的电阻档(填:“×10”或“×1k”),并再进行测量,多用表的示数如图3所示,测量结果为Ω.(参考答案:(1)×10 欧姆调零70)
图2图3总结:以上是笔者对欧姆表读数的个人观点,目的是能让更多的一线教师在物理教学中,不仅能展现物理作为一门实验科学的严谨性与实用性,而且使教学标准趋于统一,有据可循.如有不妥之处,承望得到各位同行的指正.
1.欧姆表盘刻度不均匀,本为粗测,无需估读.
2.一律估读到下一位.
3.X1档估读到下一位,其余档位不估读.
4.指针指到整刻度不估读,非整刻度估读.
5.由于欧姆表难于估读,测量结果只需取两位有效数字.读数时注意乘以相应档位的倍率.
对于第一种观点笔者不敢苟同.虽然欧姆表为粗略测量阻值的仪表,但我们测量的目的是希望测量结果能尽量的接近真实值.当然在将表盘读数估读乘以高倍率后,确实无法体现其精确度.但在X1档,如果不进行估读,势必造成测量误差更大.因为在欧姆表盘的不同区间所标刻度的最小值不同,精确度不同.
对于第二种读法,笔者认为该读法对于欧姆表盘上的某些区间未免有些多此一举.如指针示数在20~30之间,最小分度为2.读数在个位已不准确,再估读到十分位,反而不能体现物理做为一门实验科学的严谨性、缜密性.
第三种读法看似考虑到了不同倍率的档位,测量误差减小了.但对于X1档,这种读法同样忽略了欧姆表盘的不同区间所标刻度的最小分度不同,精确度不同的特点.如果一律估读到下一位,则无法体现估读可使测量值更接近真实值的实用价值.
对于第四种读法本人也不赞同.因为指针是否指到整刻度取决于测量者的目视情况,让测量者的主观意识决定测量结果是不够合理的.况且在同一刻度盘上有些测量值要估读,而有些却不估读,此种观点会使欧姆表的读数方法太过随意,有失其科学性 .
至于第五种只考虑有效数字,不考虑估读的读法.其读数标准看似与物理测量原理无关,然而测量结果取的两位有效数字,也基本体现了估读的思想.只是在对大电阻测量时,仅两位有效数字很显然是不够用的.
笔者仔细研究了欧姆表盘的刻度特点,结合电流表、电压表的读数原则,在此提出有关欧姆表读数标准的几点建议如下.
1.读数时,一律先估读,再乘以倍率.
2.估读表盘刻度时,依据欧姆表盘的不同区间所标刻度的最小分度不同,选择不同的估读方法.
(1)表盘最右侧区间0~5之间,最小刻度为0.5,应估读到最小刻度的15.如图1,指针①=1\*GB3的表盘读数为2.7Ω,指针②=2\*GB3的表盘读数为4.0Ω.
(2)表盘刻度在5~20之间,最小刻度为1,应估读到最小刻度的110,即估读到下一位.如图1,指针③=3\*GB3的表盘读数为7.8Ω,指针④=4\*GB3的表盘读数为11.8Ω.
(3)表盘刻度在20~40之间,最小刻度为2,应估读到最小刻度的12.如图1,指针⑤=5\*GB3的表盘读数为22Ω.
(4)表盘刻度在40~50之间,最小刻度为5,应估读到最小刻度的15.如图1,指针⑥=6\*GB3的表盘读数为42Ω.
(5)表盘刻度在50~100之间,最小刻度为10,应估读到最小刻度的110.如图1,指针⑦=7\*GB3的表盘读数为75Ω.
(6)表盘刻度在100~200之间,最小刻度为50,应估读到最小刻度的15.如图1,指针⑧=8\*GB3的表盘读数为130Ω.
图1高考佐证:
1.(2011全国卷1)使用多用电表测量电阻时,实验时,将多用电表调至×1Ω挡, 如图2所示,则多用电表的读数为Ω.(参考答案:14.0)
2. (2013高考上海物理第27题)为确定某电子元件的电气特性,做如下测量.(1)用多用表测量该元件的电阻,选用“×100”倍率的电阻档测量,发现多用表指针偏转过大,因此需选择倍率的电阻档(填:“×10”或“×1k”),并再进行测量,多用表的示数如图3所示,测量结果为Ω.(参考答案:(1)×10 欧姆调零70)
图2图3总结:以上是笔者对欧姆表读数的个人观点,目的是能让更多的一线教师在物理教学中,不仅能展现物理作为一门实验科学的严谨性与实用性,而且使教学标准趋于统一,有据可循.如有不妥之处,承望得到各位同行的指正.