剖析高中物理常用估讀方法

馬倩 白浪

摘要：在高考理綜試卷中，高考物理實驗題部分經常會考察學生對于常用測量儀器的讀數能力，而學生往往由于對實驗儀器的原理結構不清和對于讀數方法的混淆，導致讀數問題掌握不到位，在讀數上經常搞不懂什么時候需要估讀什么時候不需要估讀，估讀時又該如何估讀等，導致高中生在這部分非常容易丟分。在本文中，筆者將根據常用測量儀器的測量原理和目前比較通用的讀數方法對于該問題做以簡單的介紹、歸納和總結，希望能給高中生在解決實驗讀數問題上提供一些幫助。

關鍵詞：估讀;原理;方法

中圖分類號：A 文獻標識碼：A 文章編號：（2021）-35-471

在中學物理學習的過程中，中學生接觸到的測量儀器種類比較繁多，但是由于這些儀器的內部構造不同導致部分儀器在使用時需要估讀，有的卻不需要估讀，因此可以根據這些儀器是否需要進行估讀進行簡單的分類。在不需要估讀的儀器中，這些儀器由于其內部結構的特殊構造，致使其在測量時指針只能停留在在刻度線上，無法介于兩個刻度線之間，故這些儀器不需要估讀。在需要進行估讀的儀器中，他們的指針能位于兩刻度線之間，在對他們使用時必須要進行估讀，為了減小誤差，不同的分度值采取了不同的估讀方法，其中一些需要估讀到最小分度值的下一位，一些需要估讀到最小分度值的本位。正是因為讀數方法的多樣性，導致了學生在讀數問題上得不到統一的規律，容易出現讀數不標準的現象。為使學生在使用儀器時能更加快速準確的讀數，筆者從中學生讀數時所存在的問題和估讀數據的目的和原理出發，就常用儀器讀數方法做以下簡要分析。

1.中學生在估讀時存在的問題

在初中物理中，學生常常在估讀數據時采取的都是估讀到最小分度值的下一位的方法，到了高中學生便容易將這種保留有效數字至儀器最小分度值的下一位”作為一條“公理”來使用。由于這種錯誤的認知，導致學生在高中物理實驗中估讀數據時，常常感到無所適從，有些情況學生發現老師會采取估讀到最小分度值的下一位，如圖1所示，使用最小分度是0.1cm的刻度尺測量物體長度時，根據“公理”的方法，那么最終圖1中刻度尺的讀數是3.00cm，且這一結果也是正確的。但在圖2測量電路中的電流時，根據這一“公理”去讀數得出的結果是0.142A，而這個結果是錯誤的，正確的結果是0.14A。為什么有的時候按照這一“公理”讀出的數據是正確的，有的時候卻是錯誤的呢，針對這一問題，筆者嘗試從估讀的目的和原因出發仔細分析了圖2中兩組讀數的區別明確了以下幾點：

2.估讀的目的和原理

首先，筆者通過對比發現，需要估讀的儀器共同的特點就是它們的指針能在兩個最小的刻度之間發生停留，如電流表、刻度尺等，這就意味著兩最小刻度之間也包含著部分數據需要在讀數中體現出來。而不需要估讀的儀器是因為它的指針無法在兩最小刻度之間發生停留，如機械秒表、電阻箱等，由于內部特殊的齒輪結構，它們的指針不會在兩最小刻度之間發生停留。

其次，筆者明確了在使用儀器測量時，估讀的目的是為了使讀出的數據更加接近真實值，而不是為了使讀出的數據有效數字個數加長。結合以上兩點，筆者對圖2中的讀數進行仔細分析發現，錯誤的讀數在進行估讀時，0.14A是估讀出來的數據（因為0.14A—0.16A之間并沒有刻度，學生在讀數時就會出現0.14、0.15、0.16這三個數據的選擇，無論選擇哪一個，這里的0.04、0.05、0.06都將被認為是估讀出來的），0.002A也是估讀出來的數據，因此在讀數時利用“公理”對圖2表盤讀數時出現了兩位估讀數據。估讀值本身就是一個不可靠的數據，第一位數字就不可靠，如果再估讀第二位它將更不可靠。所以第二位的估讀將毫無意義。因此我們只需要保留一位估讀數字即可，由于電流表0—0.6A的最小分度值為0.02A，我們只需要根據個人觀察結果在0.14、0.15、0.16之中挑出一個數值作為我們最終的讀數即可。

通過以上分析，筆者將中學階段常見的幾類估讀儀器進行簡單的分類。按照測量儀器最小分度值的不同可分為1/2、1/5、1/10估讀法。

3.中學階段常用的估讀方法介紹

對于最小分度是“2，0.2，0.02……”一類儀器按1/2估讀法進行估讀，其中1/2的意思就是把最小分度值平均分成兩份，估讀幾份就取幾份，比如：圖2中電流表0—0.6A 擋，最小分度值為0.02A，讀數的時候準確值取為0.14A，然后把最后一小格的0.02A平均分兩份，每份0.01A，估讀時讀上0份（1/2估讀法在估讀時，采取過半讀半，不過半不讀的原則）最終的讀數為0.14A。通過這樣的讀數方法在讀數時就完成了估讀的目的并且保證了估讀存在的意義。

對于最小分度是“5，0.5，0.05……”一類儀器按1/5估讀法進行估讀，其中1/5的意思就是把最小分度值平均分成五份，同樣的還是估讀幾份就取幾份，比如圖3中電壓表0—15V擋，最小分度值為0.5V，讀數的時候準確值取為9V，然后把最后一格的0.5V平均分成5份，每份0.1V，估讀上3份或者4份，那么最終的讀數就是9.3V或者9.4V。

最小分度是“1，0.1，0.01……”的一類儀器按1/10估讀法進行估讀，原理同上。

小結

對于中學物理常用儀器的讀數，必須要根據儀器的原理和特點先來確定該種儀器是否需要估讀數據，確定需要估讀數據后，再根據刻度盤的最小分度值來確定所要采取的讀數方法，從而得到與真實值最接近的測量值。