也论几种基本测量仪器的读数

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1. 毫米刻度尺的读数

一般实验室、学生所用的都是毫米刻度尺,即最小刻度精确到毫米,毫米以下的是估计值。

例1、图1所示,被测量物体的长度是?摇?摇?摇?摇?摇?摇mm。

解析:刻度尺的最小刻度为毫米,由图示可知,测量的整数部分为62 mm,估读值为0.5 mm,则得到被测物体的长度为62+0.5=62.5(mm)。

这里测量值62.5mm中的可靠数字是6和2,而5是刻度尺的最小刻度内的分数部分,是一个估计值,因此把它看作一个可疑数字。在实验中每一个测量值都包含若干个可靠数字和可疑数字。如果在可疑数字后面再写一些数字,就没有意义了。例如,把上面的读数写成62.50mm或62.54mm就不符合要求了。

2. 游标卡尺的正确读数

例2、待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体,用游标为50分度的卡尺测量其长度为与直径,结果分别如图2、图3所示。由图可知其长度为0.800cm,直径为0.194cm。(2003年全国高考题)

解析:用游标卡尺测量长度时,毫米的整数值由主尺上读出,五十分之几(或二十分之几、十分之几)毫米从游标上读出,看游标的第几条刻度线与主尺上的某一刻度线重合,就用该数值乘以五十分之一(或二十分之一、十分之一),然后将主尺上的数值与游标上的数值相加,就得到测量值。

从放大的图象看图2的读数,游标上的零刻度线刚好与主尺上的8mm刻度线对齐,而要求填的是单位是cm,则应当为0.8cm,但该游标卡尺的精确度是0.02mm,也就是要精确到cm的千分位,所以,正确的读书应该是0.800cm。

从放大的图象看图3的读数,游标上的零刻度线过了1mm刻度线,而要求填的是单位是cm,则应当为0.1cm,游标卡尺的第47刻度线与主尺上的刻度线对齐,其读数为47×0.02=0.94mm=0.094cm,所以,正确的读书应该是0.194cm。

注意:①在读数时一定要以毫米作为单位,以免出现错误。如图2主尺上的读数为8毫米,游标上的读数是零,则零件的长度为8.00 mm,可是在填空题目后面的单位是厘米,所以该空应该填0.800 cm。②在使用游标卡尺时不需要估读更小的数值,如果是十分游标卡尺,在分刻度线后不能再估读。因为每一种游标卡尺的制造公差都不小于它的最小分刻度值。③对于存在零误差的游标卡尺,当两脚并拢,游标上的零刻度线位于主尺的零刻度线右侧或左侧时,可将误差分别记作“+”或“-”,每次测量后都要测量值中减去零误差。

3. 螺旋测微器的读数

例3、如图4给出的是用螺旋测微器测圆柱体的直径时,示数如图所示,此示数为8.116mm。(5分,在±0.002范围内都给5分,2005年高考题)

解答:螺旋测微器的读数方法是:先从固定刻度尺上读出半毫米以上的长度,找出可动刻度上的第几条刻度线与固定刻度尺的水平横线重合,从而读出半毫米以下的长度,然后再估读一位数字,最后将两次的读数相加,就是所要测量的正确读数,本题的正确读数应该是8.116mm。

注意:①用螺旋测微器测量长度时,可以总结为公式:I=I1+I2±I0进行读数,I为被测物体的长度;I1是在固定刻度尺上读出的半毫米以上的长度;I2是在可动刻度尺上读出的长度;I0是零点误差。②读数时一定要注意,固定刻度尺上表示半毫米的刻度线是否已经露出来。③用螺旋测微器可以精确到0.01毫米,在读数时应该读到最小刻度后再估读一位。如本题如果填读数为8.11mm,是不正确的,后面的估读不很准确都不是很要紧,一般出题时给了一个误差范围,本题的误差范围是±0.002mm。

4. 电流表和电压表的读数

例4、如图5和图6所示,若电流表是用的“0~0.6A”档,电压表是用的“0~15V”档,试读出各表指针所指的示数。

解答:电流表的量程是:“0~0.6A”档,表头刻度盘的最小分刻度为0.02安/格,则读得电流表的示数为:I=0.4A+5×0.02A=0.50A;电压表的量程是:“0~3V”档,表头刻度盘的最小分刻度为0.02伏/格,则读得电流表的示数为:U=8×0.5V=4.0V。

注意:①电流表和电压表使用不同的量程时,每大格与每小格所表示的数值是不同的,在读数时要注意。有的学生将图5的示数读为“0.45A”,这就是对每小格的示数不清而产生误读。

②估读数位的确定,电流表“0~0.6A”档的最小分度为0.02安,在读取数据时,能准确到0.02安。示数的可能误差在百分位上,读数时估读的数值为百分位。图5中正确的读数为2.50A,读成2.5A或2.500A都是不符合要求的。电压表“0~15V”档的最小分度为0.5V,在读取数据时,能准确到0.5V。示数的可能误差在百分位上,读数时估读的数值为百分位。图6中正确的读数为4.0V,读成4V或4.00 V都是不符合要求的。

5. 欧姆表的读数

欧姆表的刻度特点是:零刻度在表盘的右端,刻度是不均匀的,它有多个档次,因此在读数前要看清楚是用的哪个档进行的测量,再用读数乘以对应档次的倍数。另外,在指针指在表盘中间部位的读数较接近真实值。

例5、如图7和图8所示,分别是用“×100”和“×10”档进行测量的,两个表盘的读数分别是______Ω和______Ω,则该待测电阻的阻值是______Ω。