在中學物理實驗教學中,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.正因為這一點,導致我們在估讀數(shù)時,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,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,實際上這是不正確的,因為在讀數(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。
中學物理教學中把"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,由差示法原理可知,測量值的最大絕對誤差應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)位應由測量的誤差來決定".同時"測量值的最大絕對誤差應為儀器精度的一半".這一結論顯然成立,它適用于長度測量、質量測量、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.
實驗室常用的2.5級安培表的表盤.當安培表的使用量程為0.6A擋,此時安培表的精度即為每小格所表示的電流強度值0.02A,最位由測量的絕對誤差來決定,安培表的讀數(shù)應該是0.34安,而不能讀作0.341A.如使用3A的量程,此時每小格所表示的電流強度值(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)時都需要估讀。因為最終的讀數(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)字為估計數(shù)字,應和誤差所在位置一致,在實際操作中,究竟估讀到哪一位數(shù)字,應由測量儀器的精度(即最小分度值)和實驗誤差要兩個因素共同決定。
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,當測量精度要求不高或儀器精度不夠高時,也可采用1/2估讀。
如學生用的電流表為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:游標卡尺、秒表、電阻箱在讀數(shù)時不需要估讀)
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