浅谈高中物理的实验课及实验仪器

发表时间:2019/9/18   来源:《教育学文摘》2019年11月总第317期   作者:马占江
[导读] 实验教学是物理这门学科的教学基础,也是能够全面展开学生素质教育的一个重要有效的手段。
甘肃省临夏州康乐中学 731500
  
  实验教学是物理这门学科的教学基础,也是能够全面展开学生素质教育的一个重要有效的手段。在高中物理教学大纲中,不乏安排一些规定的实验课程,让学生能够在进行物理实验的过程中达到综合素质的全面发展,既能动手又能动脑。物理实验仪器的使用和读数,是高中物理实验的重要内容。对考纲规定的14种仪器(有的省市是13种),到底如何读数,教材、大纲并没有统一的论述,各类教辅资料也未见详细说明。现把有关问题作如下讨论,敬请同行斧正:
  一、仪器分类
  在讨论仪器读数时,高中物理实验仪器可分为以下三类:
  第一类,不读数的3种——打点计时器、滑动变阻器、示波器。
  第二类,读而不估的3种——游标卡尺、秒表、电阻箱。
  第三类,应读应估的8种——刻度尺、螺旋测微器、天平、弹簧测力计、温度表、电流表、电压表、多用电表。
  二、估读方法
  1.凡最小分度值“是1”的,除有规定不估读外,一律按最小分度值的“1/10或2/10……或9/10”估读到最小分度的下一位。如毫米刻度尺最小分度值为1mm,应估读到毫米的下一位,即毫米的十分位。
  2.最小分度值“非1”的仪器,如何估读,未见统一意见。如学生用双量程电流表0~0.6A挡,最小分度值为0.02A,学生用双量程电压表0~15V挡最小分度值为0.5V,这里的“2”、“5”均“非1”。这类仪器如何估读,目前尚无统一意见。笔者综合各种实验理论书籍和流行教辅资料,可归纳为以下三种:(1)仍按最小分度值的1/10、2/10……9/10估读到最小分度值的下一位;(2)按最小分度值的倒数估读到最小分度值的同一位;(3)按“四舍五入”的思想估读。
  据笔者统计,高中物理涉及到的需要读数的仪器,除多用表欧姆挡最小分度值难以确定外,其余仪器最小分度值都是“1”、“2”或“5”。最小分度值是“1”的仪器,最小分度值以下的读数就按照最小分度值的“1/10或2/10……或9/10”估读到最小分度值的下一位。

最小分度值是“2”的仪器,最小分度值以下的读数就按照最小分度值的“1/2”估读到最小分度值的同一位。最小分度值是“5”的仪器,最小分度值以下的读数就按照最小分度值的“1/5或2/5或3/5或4/5”估读到最小分度值的同一位。但高考命题仅出现指在某刻度的情况,而不出现指到某两刻度之间的情况。可直接用刻度数乘以准确度作为读数,也可以在后面再添一个零。
  三、注意事项
  1.看清仪器的测量范围,即量程。
  2.弄清仪器的最小分度值,即精确度。
  3.要特别注意有些仪器测量前要先进行调节,然后再进行测量读数。
  四、四种仪器的读数
  1.游标卡尺
  游标卡尺读数前首先要看清游标尺是“10分度”、“20分度”,还是“50分度”,它们对应的最小分度值分别为0.9mm、0.95mm、0.98mm;对应的准确度分别为0.1mm、0.05mm、0.02mm,不估读。具体有两种读法。(1)前读法:在游标尺的0刻度线左侧的主尺上读整毫米数(m),再看游标尺的第几条刻线(n)跟主尺的某条刻线对得最齐,其读数L(毫米)=m+n×该游标卡尺的准确度。(2)后读法:若游标尺的第n条刻线跟主尺的第m条毫米刻线对得最齐,其读数L(毫米)=m–n×该游标尺每等份长度。
  2.螺旋测微器
  先在可动刻度的基准线左侧的固定刻度上读整毫米数和半毫米数,再看固定刻度的基准线跟可动刻度的第几条刻线对齐,就用“几”乘以螺旋测微器的准确度0.01mm,然后再把两部分加起来,即为读数。如图所示,可动刻度的基准线左侧的固定刻度上读6.000毫米(6毫米刻线后面的半毫米刻线没有露出来),固定刻度的基准线指在可动刻度的第12和13条刻线之间,估读为12.1,故读数为L=6.000mm+12.1×0.01mm=6.121mm。
  3.秒表
  首先要注意短针转一周是15分,长针转一周是30秒,最小分度即准确度为0.1s,不估读。读法(1):先在短针的小刻度盘上读整分钟和半分钟数(t),然后在长针的大刻度盘上通过“小于30”的数字(秒表实物上是黑色数字)读半分钟以下的读数(t),最后把两部分读数加起来即为读数(t=t+t)。读法(2):先在短针的小刻度盘上读整分钟数(t),并观察短针指在两分钟数字之间是否超过一半,若超过一半,然后在长针的大刻度盘上通过“大于30”的数字(秒表实物上是红色数字)读整分钟以下的读数(t),若未超过一半,就在长针的大刻度盘上通过“小于30”的数字(秒表实物上是黑色数字)读整分钟以下的读数(t),最后把两部分读数加起来即为读数(t=t+t)。
  4.天平
  先读右盘中砝码的读数,再读游码的读数,然后把二者加起来。如图所示,为某次用中学物理实验室J-EG-T200型托盘天平(最大称量200克,最小称量0.2克,即准确度0.2克)称量一个物体质量的示意图。若右盘砝码为20克,图右为标尺和游码位置的放大图。则这个物体的质量为m=20g+11×0.2克=22.2克,也可记作m=22.20克。
  5.方格读数
  与仪器读数规则完全相同。如图所示,我们来读出P点的坐标。这是用实验室学生用0~0.6A电流表和0~3V电压表所测得的数据点。横轴每小格代表0.02A,P点在横轴的第26格上,故横坐标可读为I=26×0.02A=0.52A,或记作I=0.520A。纵轴每小格代表0.1V,应估度到0.01V,而P点在纵轴的第26格上,故纵坐标读为U=26×0.1V,应记作U=2.60V.因此P点的坐标为:P(0.52A,2.60V)或P(0.520A,2.60V).
  如果在平时的实验教学和高考复习教学中,加强仪器读数的训练,对深入理解有效数字理论,提高物理实验复习效果并进而提高物理高考成绩都有重要作用。
  
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