周洪池 支連邦
摘要:測量讀數是中學物理教學中的一項基本技能要求,也是各地高考的一個熱點。本文就中學中常見的儀器儀表讀數方式對2008年各地高考中相關物理試題作一淺析。
關鍵詞:測量;測量值
中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2009)2(S)-0047-3
分析2008各地高考物理試卷,儀器儀表讀數是一個熱點。試題用不同的測量工具,從不同的角度考查了學生讀數的技能,同時也考查了學生對有效數字的初步認識。
1 判斷刻度尺標度取向
例1(2008年北京理綜卷) 某同學和你一起探究彈力和彈簧伸長的關系,并測彈簧的勁度系數k。實驗中,L1和L2兩個值還沒有測定,請你根據圖1將這兩個測量值填入記錄表中。
解析 由圖1可知,左圖彈簧下掛三個鉤碼,右圖彈簧下掛7個鉤碼,所以可以判斷刻度尺的小刻度在上,大刻度在下。由圖可讀出左圖刻度尺讀數為6.85(6.84-6.86)cm,右圖讀數為14.05(14.04-14.06)cm。本題主要考查考生刻度尺讀數,由于每個圖只給出一個厘米內的標數,所以要學生對標尺取向進行判斷,考查了學生的思維判斷能力。

2 判斷刻度線是否露出
例2(2008年全國理綜II) 某同學用螺旋測微器測量一銅絲的直徑,測微器的示數如圖2所示,該銅絲的直徑為______mm。

解析 螺旋測微器讀數時,要求先在主尺上讀出整毫米數和半毫米數,再在可動刻尺上讀出半毫米的五十分之一。然而在讀整毫米或半毫米時,有時難判斷整毫米或半毫米是否露出,如圖2所示。這時有兩種處理方法,一是任意認定半毫米露出或不露出,讀出結果后再與實際進行比較。二是看可動刻度上的示數,如果主線對應小刻度數,說明整毫米或半毫米刻度線已經露出,如果主線對應大刻度數,說明整毫米或半毫米刻度線沒有露出。本題中主線對應的是小刻度數,說明半毫米已經露出。讀數結果為4.593(4.592-4.594)mm。
3 有效數字的把握
例3(2008年江蘇物理卷) 用螺旋測微器測量某一導線的直徑如圖3所示,讀得直徑d=______mm。
解析 螺旋測微器也稱千分尺,讀數時應讀到以毫米為單位的千分位。本題中主尺上讀出1mm,可動刻度上讀出20,考生在合成最終讀數時,極容易把握不住有效數字的位數,錯讀成1.20mm,本題應讀成1.200mm。

例4(2008年天津理綜卷) 用螺旋測微器測量金屬導線的直徑,其示數如圖4所示,該金屬導線的直徑為______ mm。
解析 本題讀數應為1.5+38.0×0.01=1.880mm,同樣考生容易錯讀成1.88mm。
例5(2008年海南物理卷) 某同學用螺旋測微器測量一金屬絲的直徑,測微器的示數如圖5所示,該金屬絲直徑的測量值為______mm。
解析 本題讀數應為2.5+29.3×0.01=2.793mm,該題讀數較為一般,考生不容易錯讀有效數字。

例6(2008年四川理綜卷) 一水平放置的圓盤繞過其圓心的豎直軸勻速轉動。盤邊緣上固定一豎直的擋光片。為測圓盤轉動角速度,需測量擋光片的寬度和圓盤的直徑,擋光片的寬度用螺旋測微器測得,圓盤直徑用游標卡尺測得,結果如圖6所示。由圖可知,擋光片的寬度為______mm。圓盤的直徑為______cm。
解析 用螺旋測微器測得擋光片的寬度為10+24.3×0.01=10.243mm。用游標卡尺測得圓盤直徑為242+4×0.05=242.20mm。

另外,2008年高考廣東物理卷中有一道刻度尺讀數的問題,所得結果與題中其它結果的有效數字位數相同即可。
4 儀表的選擇讀數
例7(2008年寧夏理綜卷) 圖8為一正在測量中的多用電表表盤。

(1)如果是用×10Ω檔測量電阻,則讀數為______。
(2)如果是用直流10mA檔測量電流,則讀數為______mA。
(3)如果是用直流5V檔測量電壓,則讀數為______V。
解析 本題為多用電表使用時常見的三個典型例子。第一問用多用電表測電阻,應在多用電表的第一條刻度線上讀數。這一條刻度線刻度分布是不均勻的,但指針剛好指在刻度線上,由于刻度線不均勻,所以不必要估讀,結果為6。考慮到用的是×10Ω檔,所以結果為60Ω。第二問用直流10mA檔測量電流,第三問直流5V檔測量電壓,其中10mA和5V表示滿刻度量程,均在第二條刻度線上讀數。讀數時首先應明確每一小刻度表示多少,由于是十分格讀數,所以要進行最小刻度下一位的估讀。結果為7. 18mA和3.59V。
高中物理教學的目的是為了讓學生進入高校或進行各項科技活動時具有一定的技能,測量讀數是最基本的技能,當然是必不可少的,所以中學物理教學中應足夠重視這些基本技能的訓練。2008高考中讀數題正體現出這種思想。
(欄目編輯陳 潔)