【物理】学科热点问题讲座7 常见仪器的读数方法

(共20张PPT)
常见仪器的读数方法
在高中物理《考试说明》中要求学生会正确使用的仪
器有14种，如图表所示：
所测量的物理量 测量仪器
长度 刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器(千分尺)
时间 秒表、打点计时器
力 弹簧秤
质量 天平
温度 温度计
电学 电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱、示波器
A需要估读的仪器的读数问题
1
A不需要估读的仪器的读数问题
2
对这些常用的测量仪器除打点计时器、滑动变阻器和
示波器不需要读数外，其余11种都涉及到读数问题。
中学阶段常见仪器的读数问题可以分为:
一切测量结果都是近似的，近似值应当用有效数字表示
（测量中把带有一位不可靠数字的近似数字，叫做有效
数字）。按照规定，有效数字一般只保留一位不可靠的
数字，其最后一位数字是有误差的。因此，仪器、仪表
的读数误差出在哪一位，读数就读到那一位为止。直接
测量中读出的测量值的有效数字的最后一位要与读数误
差所在的一位对齐。中学阶段对需要估读的仪器的读数
问题根据测量仪器的最小分度分为：最小分度为“1”
的仪器的读数问题和最小分度为“2”和“5”的
仪器的读数问题
一、需要估读的仪器的读数问题
&1、最小分度为“1”的仪器的读数问题
【理论阐释】最小分度为“1”的仪器，测量误差出现
在下一位，下一位按十分之一估读。如最小刻度是1mm
的刻度尺，测量误差出现在毫米的十分位上，估读为
十分之几毫米。 如最小分度为1mm（毫米刻度尺）、
0.1 （量程为3V、5V的电压表或量程为3A、5 mA的电
流表）的电表和最小分度为0.01mm（螺旋测微器）都
要估读到最小刻度的下一位。
【典例导悟】（1）用螺旋测微器测量三根金属导线的
直径，其示数如图所示，则三根金属导线的直径甲为
________mm；乙为_________mm，丙为__________mm。
乙
丙
甲
（２）某同学和你一起探究弹力和弹簧伸长的关系，并
测弹簧的劲度系数k。做法是先将待测弹簧的一端固定
在铁架台上，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在
弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。
当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0，弹簧
下端挂一个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记作L1;
弹簧下端挂两个50g的砝码时，指针指示的刻度数值记
作L2;……;挂七个50g的砝码时，指针指示的刻度数值
记作L7。
测量记录如下表：
实验中，L3和L7两个值还没有测定，请你根据上图将这两个测量值填入记录表中
代表符号 L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7
刻度数值/cm 1.70 3.40 5.10 8.60 10.3 12.1
【解析】（1）螺旋测微器是最小刻度为0.01毫米的测
量长度的常用仪器,其读数应估读到下一位，也就是要
读到千分之一毫米位。这也是千分尺的由来。其具体
的读数方法是：固定刻度读整数(到半毫米)＋可动刻
度数格数（要估读）×精度得到的小数。所以甲图的
读数为0.5+40.0×0.01=0.900mm；乙图的读数为8.5+10.0×0.01=8.600mm；丙图的读数为8.0+48.0×0.01=8.480mm
（2）弹簧秤的精度为0.1cm，其读数应估读到下一位，
也就是百分之一厘米位，L3的准确读数为 6.8厘米,再向
下估读一位约为4 ～ 6, 所以读数为6.84 ～ 6.86,单位
是厘米。同理L7的准确读数为 14.0厘米,再向下估读一
位约为4 ～ 6, 所以读数为14.04 ～ 14.06,单位是
厘米。
【答案】（1）0.900，8.600，8.480
（2）6.84 ～ 6.86,14.04 ～ 14.06
&2.最小分度为“2”和“５”的仪器的读数问题
【理论阐述】最小分度为“2”和“5”的仪器，其读
数可按下表方法：
最小刻度 误差位置 读数方法 举例说明 最后位可能出现的数字
2（
0.2、0.02等）
5（
0.5、0.05等） 最小刻度的同一位 按1/2估读 如量程为0.6A的电流表，最小分度为0.02A，，其误差出现在安培的百分位，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估读。 0、1、2、……9
最小刻度的同一位 按1/5估读 如量程为15V的电压表最小分度为0.5v，其测量误差出现在伏特的十分位上，只读到伏特十分位，估读五分之几小格。 0、1、2、……9
【典例导悟】（2010合肥模拟）用多用电表进行了几
次测量，指针分别处于a、b的位置，如图所示。若多
用电表的选择开关处于下面表格中所指的挡位，a和b
的相应读数是多少？请填在表格中。
【解析】直流电流100mA挡读第二行“0～10”一排，
最小分度值为2mA,估读到1mA就可以了；直流电压
2.5V挡读第二行“0-250”一排，最小分度值为
0.05V,估读到0.01V就可以了；电阻×100挡读第一
行，测量值等于表盘上读数“3.2”乘以倍率
“100”，其读数如下表所示：
指针位置
选择开关所处的挡位
读 数
a
直流电流100mA
23.0mA
直流电压2.5V
0.57V
b
电阻×100
320Ω
【理论阐述】在中学阶段学习使用的仪器中，秒表、电
阻箱和游标卡尺不需要估读。秒表的时间和电阻箱的阻
值变化是跳跃的不连续的，故一般不估读。如机械表采
用齿轮传动，每0．1s指针跳跃1次，指针不可能停在
两小格之间，所以不能估读出比最小刻度更短的时间。
而电阻箱每次旋动旋钮时阻值也是跳跃式增加，不会出
现中间阻值。游标卡尺的游标和主尺对齐，本身已经有
了“估读”的意味，故不用再估读了。欧姆表刻度不均
匀，可以不估读或按半刻度估读。
二：不需要估读的仪器的读数问题
【典例导悟】下面各图均是用游标卡尺测量时的刻度图，
甲为20分度游标尺，乙为50分度游标尺，它们的读数分
别为：甲 cm， 乙 cm。
图甲
图乙
【解析】对游标卡尺的末位数不要求再做估读，如遇到
游标上没有哪一根刻度线与主尺刻度线对齐的情况，则
选择靠主尺刻度线最近的一根线读数。有效数字的末位
与游标卡尺的精度对齐，不需要另在有效数字末位补
“0”表示游标最小分度值。读数方法是:游标零前读整
数，游标尺上数格数，乘上精度是小数，两者相加是读
数。图甲中游标卡尺的精度为0.05mm，主尺上的整数是
63mm，游标上的小数为5×0.05=0.25mm，所以图甲的读
数为63+0.25=63.25mm=6.325cm，图乙中游标卡尺的精度
为0.02mm，图乙的读数为42+5×0.02=42.10mm=4.210cm。
【答案】6.325 4.210