中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中有效數(shù)字估讀的辦法

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

  在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,人們常將"測量中的有效數(shù)字保留至儀器精度的下一位"作為公理來使用.正因?yàn)檫@一點(diǎn),導(dǎo)致我們在估讀數(shù)時(shí),常感到無所適從.有些情況我們要估讀幾位.例如,最小刻度是0.5cm的刻度尺測量物體長度時(shí),根據(jù)"測量中的有效數(shù)字保留至儀器精度的下一位".那么我們對圖1中刻度尺的讀數(shù)是4.72cm,實(shí)際上這是不正確的,因?yàn)樵谧x數(shù)中我們估讀了兩位,0.7cm是估讀的,0.02cm也是估讀的.我們知道,估讀值是不可靠的,第一位數(shù)字(0.7cm)本身就不可靠,如果再估讀第二位(0.02cm)它將更不可靠。所以不需要估讀這么多數(shù)字。

  中學(xué)物理教學(xué)中把"測量中有效數(shù)字保留至儀器精度的下一位"作為公理來使用,這顯然是片面的.那么我們究竟怎樣確定這個(gè)估讀位呢?根據(jù)有效數(shù)字的含義,有效數(shù)字的最后一位(是估讀的)是有誤差的,有效數(shù)字的最后一位一定要同誤差所在的一位取齊,這就是說,有效數(shù)字的位數(shù)取決于絕對誤差.同時(shí),由差示法原理可知,測量值的最大絕對誤差應(yīng)為該儀器精度的一半.上例中,最大絕對誤差為0.5cm×4.7cm.

  這樣,只要讀數(shù)方法正確,"估讀數(shù)位應(yīng)由測量的誤差來決定".同時(shí)"測量值的最大絕對誤差應(yīng)為儀器精度的一半".這一結(jié)論顯然成立,它適用于長度測量、質(zhì)量測量、彈簧秤、伏特表、安培表等的讀數(shù).這樣就便于將估讀數(shù)位的確定正確地統(tǒng)一起來.

  實(shí)驗(yàn)室常用的2.5級(jí)安培表的表盤.當(dāng)安培表的使用量程為0.6A擋,此時(shí)安培表的精度即為每小格所表示的電流強(qiáng)度值0.02A,最位由測量的絕對誤差來決定,安培表的讀數(shù)應(yīng)該是0.34安,而不能讀作0.341A.如使用3A的量程,此時(shí)每小格所表示的電流強(qiáng)度值(0.1A),也即為安培表此量程的精度,最大絕對誤差(0.1A )

  刻度尺、螺旋測微器、電流表、電壓表、天平、彈簧秤等讀數(shù)時(shí)都需要估讀。因?yàn)樽罱K的讀數(shù)要以有效數(shù)字的形式給出,而有效數(shù)字的最后一位數(shù)字為估計(jì)數(shù)字,應(yīng)和誤差所在位置一致,在實(shí)際操作中,究竟估讀到哪一位數(shù)字,應(yīng)由測量儀器的精度(即最小分度值)和實(shí)驗(yàn)誤差要兩個(gè)因素共同決定。

  根據(jù)儀器的最小分度可以分別采用1/2、1/5、1/10的估讀方法,一般:

  最小分度是2的,(包括0.2、0.02等),采用1/2估讀,如安培表0~0.6A檔;

  最小分度是5的,(包括0.5、0.05等),采用1/5估讀,如伏特表0~15V檔;

  最小分度是1的,(包括0.1、0.01等),采用1/10估讀,如刻度尺、螺旋測微器、安培表0~3A檔、電壓表0~3V檔等,當(dāng)測量精度要求不高或儀器精度不夠高時(shí),也可采用1/2估讀。

  如學(xué)生用的電流表為0.6A量程,分度值為0.02A,誤差出現(xiàn)在安培的百分位,只讀到安培的百分位上,估讀半小格,不足半小格的舍去,超過半小格的按半小格估讀。

  (不需要估讀的測量儀器:游標(biāo)卡尺、秒表、電阻箱在讀數(shù)時(shí)不需要估讀)


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