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1、专题：常用基本仪器的使用与读数常用基本仪器的使用与读数冯彩芸冯彩芸地位 （1）物理考试说明中要求学生熟练掌握的基本仪器有13种。除打点计时器和滑动变阻器不需要读数外，其余11种都涉及到读数问题。 其中游标卡尺、螺旋测微器的读数问题，在历年的高考题中出现频率较高，另外像弹簧秤、欧姆表的读数问题也时有涉及，应为本专题的复习重点。 （2）凡涉及需要估读的仪器应当解决好：怎样估读、估读到哪一位数等问题，这是本专题的难点所在。一、误差一、误差问题；问题；二、有效数字二、有效数字问题；问题；三、测量仪器使用常规三、测量仪器使用常规；1.1.量程；量程；2.2.精度；精度；3.3.使用注意事项；使用注意事项
2、；四、测量仪器的读数方法；四、测量仪器的读数方法；五、具体实验仪器；五、具体实验仪器；内容内容一、误差： 测量值与真实值的差异叫做误差。测量值与真实值的差异叫做误差。1.1.系统误差系统误差：多次测量同一实验时，误差总是同样地：多次测量同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小。偏大或偏小。2.2.偶然误差偶然误差：总是有时偏大，又是偏小，并且偏大和：总是有时偏大，又是偏小，并且偏大和偏小的机会相同。偏小的机会相同。3.3.减小偶然误差的方法减小偶然误差的方法：进行多次测量，求出几次测：进行多次测量，求出几次测量的平均值（比某一次测得的数值更接近真实值）量的平均值（比某一次测得的数值更接近真实值）二
3、、有效数字： 带有一位不可靠数字的近似数字。带有一位不可靠数字的近似数字。1.1.是指近似数字而言；是指近似数字而言；2.2.只能带一位不可靠数字，不是位数越多越好；只能带一位不可靠数字，不是位数越多越好；3.3.凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在在读出仪器最小刻度所在位的数值（可靠数字）读出仪器最小刻度所在位的数值（可靠数字）后，再向下估读一位后，再向下估读一位（不可靠数字）。这里不受（不可靠数字）。这里不受有效数字位数的限制，间接测量的有效数字运算有效数字位数的限制，间接测量的有效数字运算不作要求，运算结果一般可用不作要求，运算结果一般可
4、用23位有效数字表位有效数字表示。示。4 4. .有效数字的位数有效数字的位数：(1)(1)3.9，3.90，3.900分别是二位、三位、四位有分别是二位、三位、四位有效数字，最末一位为不可靠的；效数字，最末一位为不可靠的；(2)(2)0.39，0.039，0.0039都是两位有效数字写成都是两位有效数字写成科学记数法为：科学记数法为：3.9101，3.9102，3.9103，若，若3600km，如果全部是有效数字，就不用科，如果全部是有效数字，就不用科学记数法，要写成科学记数法则也应为学记数法，要写成科学记数法则也应为3.600103 3km。5.5.有效数字的运算有效数字的运算：若题中物理
5、量采取的是几位有：若题中物理量采取的是几位有效数字，则结果也应该是几位有效数字效数字，则结果也应该是几位有效数字三、三、测量仪器使用常规测量仪器使用常规 对于测量仪器的使用，首先要了解测量仪器的量程、精度、使用对于测量仪器的使用，首先要了解测量仪器的量程、精度、使用注意事项和读数方法。注意事项和读数方法。1量程问题：量程问题：这是保护测量仪器的一项重要参数，特别是天平、这是保护测量仪器的一项重要参数，特别是天平、弹簧秤、温度计、电流表、电压表和多用电表等，超量程弹簧秤、温度计、电流表、电压表和多用电表等，超量程使用会损坏仪器，所以使用会损坏仪器，所以实验时要根据实验的具体情况选择实验时要根据实
6、验的具体情况选择量程适当的仪器。量程适当的仪器。（1 1） 在使用电流表、电压表时，选用量程过大在使用电流表、电压表时，选用量程过大的仪器，采集的实验数据过小，会造成相对误差较大，应的仪器，采集的实验数据过小，会造成相对误差较大，应选择使测量值位于电表量程的选择使测量值位于电表量程的1/3以上的电表；以上的电表；（2 2） 使用多用电表测电阻时，应选择适当的档使用多用电表测电阻时，应选择适当的档位，使欧姆表的示数在电表的中值附近。位，使欧姆表的示数在电表的中值附近。2精度问题：精度问题：所选用仪器的精度直接影响着测量读所选用仪器的精度直接影响着测量读数的有效数字的位数，因此应在使用前了解仪器数
7、的有效数字的位数，因此应在使用前了解仪器的精度，即的精度，即看清仪器的最小分度值。看清仪器的最小分度值。其中螺旋测微器和秒表的最小分度是一其中螺旋测微器和秒表的最小分度是一定的。但游标卡尺上游标尺的最小分度、天平游定的。但游标卡尺上游标尺的最小分度、天平游码标尺的最小分度、弹簧秤和温度计刻线的最小码标尺的最小分度、弹簧秤和温度计刻线的最小分度，都因具体的仪器情况不同而有所差异，电分度，都因具体的仪器情况不同而有所差异，电流表、电压表和多用电表则会因所选择的档位不流表、电压表和多用电表则会因所选择的档位不同而造成最小分度值有所不同，因此在进行这些同而造成最小分度值有所不同，因此在进行这些仪器的读
8、数时，一定要看清所选的档位仪器的读数时，一定要看清所选的档位3使用注意事项使用注意事项：一般不同的仪器在使用中都有其：一般不同的仪器在使用中都有其特殊的要求，以下几点要特别注意：特殊的要求，以下几点要特别注意：天平天平在进行测量前应先调平衡。在进行测量前应先调平衡。打点计时器打点计时器所用电源要求为所用电源要求为4 46V6V的交流电源。的交流电源。多用电表的欧姆档每次换档后要重新调零，被测多用电表的欧姆档每次换档后要重新调零，被测电阻要与电路断开，使用完毕要将选择开关转至电阻要与电路断开，使用完毕要将选择开关转至交流电压最高档或交流电压最高档或“OFFOFF”档。档。滑动变阻器、电阻箱和定值
9、电阻滑动变阻器、电阻箱和定值电阻使用过程中要考使用过程中要考虑其允许的最大电流。滑动变阻器采用限流接法虑其允许的最大电流。滑动变阻器采用限流接法时，滑动触片开始应位于变阻器阻值最大的位置；时，滑动触片开始应位于变阻器阻值最大的位置；滑动变阻器采用分压接法时，滑动触片开始应位滑动变阻器采用分压接法时，滑动触片开始应位于分压为零的位置。于分压为零的位置。电阻箱电阻箱开始应处于阻值最大状态，调整电阻箱的开始应处于阻值最大状态，调整电阻箱的阻值时，不能由大到小发生突变，以免因为阻值阻值时，不能由大到小发生突变，以免因为阻值过小而烧坏电阻箱。过小而烧坏电阻箱。四、测量仪器的读数方法1需要估读的仪器：需要
10、估读的仪器：在常用的测量仪器中，在常用的测量仪器中，刻度尺、螺刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、天平、弹簧旋测微器、电流表、电压表、天平、弹簧秤秤等读数时都需要估读。等读数时都需要估读。（因为最终的读数要以有效数字的形式给出，因为最终的读数要以有效数字的形式给出，而有效数字的最后一位数字为估计数字，应和误而有效数字的最后一位数字为估计数字，应和误差所在位置一致，在实际操作中，究竟估读到哪差所在位置一致，在实际操作中，究竟估读到哪一位数字，应由测量仪器的精度（即最小分度值）一位数字，应由测量仪器的精度（即最小分度值）和实验误差要求两个因素共同决定。和实验误差要求两个因素共同决定。）根据仪器的最
11、小分度可以分别采用根据仪器的最小分度可以分别采用1/2、1/5、1/10的估读方法，一般：的估读方法，一般：（1 1）最小分度是最小分度是2的，（包括的，（包括0.2、0.02等），采用等），采用1/2估读，如安培表估读，如安培表00.6A档；档；（2 2）最小分度是最小分度是5的，（包括的，（包括0.5、0.05等），采用等），采用1/5估读，如安培表估读，如安培表015V档；档；（3 3）最小分度是最小分度是1的，（包括的，（包括0.1、0.01等），采用等），采用1/10估读，如刻度尺、螺旋测微器、安培表估读，如刻度尺、螺旋测微器、安培表03A档、电压表档、电压表03V档等，当测量精度要
12、求不高档等，当测量精度要求不高或仪器精度不够高时，也可采用或仪器精度不够高时，也可采用1/2估读估读。2不需要估读的测量仪器：不需要估读的测量仪器： 游标卡尺、秒表、电阻箱在读数时不需要估读；游标卡尺、秒表、电阻箱在读数时不需要估读；欧姆表刻度不均匀，可以不估读或按半刻度估读。欧姆表刻度不均匀，可以不估读或按半刻度估读。游标卡尺的读数游标卡尺的读数：游标卡尺的读数部分由主尺：游标卡尺的读数部分由主尺(最小分度为最小分度为1mm)，和游标尺两部分组成。按照游标的精度不同可分，和游标尺两部分组成。按照游标的精度不同可分为三种：（为三种：（a）10分游标，其精度为分游标，其精度为0.1mm；（b）2
13、0分游标，其精度为分游标，其精度为0.05mm；（c）50分游标，精度为分游标，精度为0.02mm。游标卡尺的游标卡尺的读数方法是读数方法是：以游标零刻度线为准在主尺上读：以游标零刻度线为准在主尺上读出整毫米数出整毫米数L1，再看游标尺上哪条刻度线与主尺上某刻度，再看游标尺上哪条刻度线与主尺上某刻度线对齐，由游标上读出毫米以下的小数线对齐，由游标上读出毫米以下的小数L2，则总的读数为：，则总的读数为：L1+ L2。机械秒表的读数：机械秒表的读数： 机械秒表的长针是秒针，转一周是30s。因为机械表采用的齿轮传动，指针不可能停留在两小格之间；所以不能估读出比0.1 s更短的时间。位于秒表上部中间的
14、小圆圈里面的短针是分针，表针走一周是15 min，每小格为0.5 min。秒表的读数方法是：短针读数（t1）+长针读数（t2）。电阻箱： 能表示出接入电阻值大小的变阻器；读数方法是：各旋扭对应的指示点的示数乘以面板上标记的倍数，它们之和就是电阻箱接入电路的阻值。使用电阻箱时要特别注意通过电阻的电流不能超过允许的最大数值。例1：2012年 新课标卷 第22题（5分） 某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。该螺旋测微器校零时的示数如图（a）所示，测量金属板厚度时的示数如图（b）所示。图（a）所示读数为_mm，图（b）所示读数为_mm，所测金属板的厚度为_mm。22.（5分）【考点】长度测量【答案
15、】0.010；6.870；6.860【解析】（a）图螺旋测微器的读数步骤如下.首先，确定从主尺读出毫米数为0.000mm，可动刻度与主尺对齐个数为1.0（格），读数为0.010mm，则螺旋测微器读数为0.000mm+0.010mm=0.010mm，（b）图螺旋测微器的读数步骤如下.首先，确定从主尺读出毫米数为6.500mm，可动刻度与主尺对齐个数为37.0（格），读数为0.370mm，则螺旋测微器读数为6.500mm+0.370mm=6.870mm，考虑调零问题金属板实际厚度答案：0.010；6.870；6.860 例2：2012年 四川卷 22题（2）某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性
16、曲线，可供选用的器材如下： 小灯泡L，规格“4.0V，0.7A”； 电流表A1，量程3A，内阻约为； 电流表A2，量程0.6A，内阻； 电压表V，量程3V，内阻； 标准电阻，阻值； 标准电阻，阻值； 滑动变阻器，阻值范围； 学生电源E，电动势6V，内阻不计； 开关S及导线若干。甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46 A时，电压表的示数如图2所示，此时L的电阻为_。乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是_V。学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路。请你在乙同学的基础上利用所供器材，在图4所示的
17、虚线框内补画出实验电路图，并在图上标明所选器材代号。例3 2012 山东卷 第21题（2）在测量金属丝电阻率的试验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：RX（阻值约4，额定电流约0.5A）；电压表：V（量程3V，内阻约3K）；电流表：A（量程0.6A，内阻约0.2）；（量程3A，内阻约0.05）；电源：U（电动势3V，内阻不计）（电动势12V，内阻不计）滑动变阻器：（最大阻值约20）螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为 mm。若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选 、电源应选 均填器材代号），在虚线框中（间答题卡）完成电路原理图
18、。21（2）1773【17711775均正确】 A1；E1；电路图如右。解析：电压表量程3V，所以电源应选E1，通过待测金属丝的最大电流约为，所以电流表应选A1。例4、2013年 新课标2卷 第23题某同学用量程为I mA、内阻为120 的表头按图(a)所示电路改装成量程分别为Iv和1A的多用电表。图中R1和R2为定值电阻，S为开关。回答下列问题:(1)根据图(a)所示的电路，在图(b)所示的实物图上连线。（2）开关S闭合时，多用电表用于测量 （ ）(填“电流”、“电压，或“电阻”)；开关S断开时，多用电表用于测量（ ） (填“电流”、“电压”或“电阻”)。(3）表笔A应为 （ ） 色(填“红
19、”或“黑”)。（）定值电阻的阻值（)，()。（结果取位有效数字）【解析】（【解析】（1 1）表头跟）表头跟R2R2串联，串联，R1R1跟开关串联，两个支路并联，连跟开关串联，两个支路并联，连线图同答案。线图同答案。（2 2）开关闭合时，电表的内阻较小，为等效电流表；开关断开时，电表）开关闭合时，电表的内阻较小，为等效电流表；开关断开时，电表的内阻较大，为等效电压表。的内阻较大，为等效电压表。（3 3）电流由红表笔流入，由题图（）电流由红表笔流入，由题图（a a）可看出表头右端为）可看出表头右端为“+”“+”，故表笔，故表笔A A为黑表笔。为黑表笔。（4 4）设表头的内阻为）设表头的内阻为r r
20、，满偏电流为，满偏电流为，由欧姆定律可知，由欧姆定律可知V V，解得，解得，。例5：2013年新课标卷1 第22题 回答下列问题： (1)测量d时，某次游标卡尺（主尺的最小分度为1mm）的示数如图(b)所示，其读数为（） cm。 答案：0.960cm解析：游标卡尺的读数=主尺（整毫米数）+游标尺对齐格数精度，题中游标卡尺的主尺部分的读数为9mm，对齐格数为第12条，20分度的游标卡尺的精度为，所以d=9mm+120.05mm=9.60mm=0.960cm。例6 、2013年 山东卷 第21题.（1）图甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的_(填“A”“B”或“C”
21、)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为_mm。【答案】（【答案】（1 1）A A； 11.25 11.25总结总结1 1、从历年高考题型来看，、从历年高考题型来看，常用基本仪器的使常用基本仪器的使用与读数用与读数问题，一般在理综试卷的问题，一般在理综试卷的2121题、题、2222题、题、2323题题中某一题。分值在中某一题。分值在5-155-15分不等。分不等。2 2、常考类型、常考类型：游标卡尺，螺旋测微器的读数：游标卡尺，螺旋测微器的读数电流表、电压表、电阻，多用电表等仪器电流表、电压表、电阻，多用电表等仪器的选用及读数的选用及读数3 3、学生容易出的问题、学生容易出的问题： （2
22、2）读数问题；）读数问题；（3 3）有效数字保留问题；）有效数字保留问题；（4 4）精度问题）精度问题；(1)(1)电流表，电压表，电阻的选取问题；电流表，电压表，电阻的选取问题； （5 5）操作步骤问题）操作步骤问题建议建议（1 1）针对电流表、电压表、电阻、多用电）针对电流表、电压表、电阻、多用电表的选用问题。教师应首先讲清楚表的选用问题。教师应首先讲清楚关于量程关于量程问题，尤其相对应的电路中，多举类似相对问题，尤其相对应的电路中，多举类似相对应高考题型的例子；应高考题型的例子；（2 2）针对读数问题，教师在每一个仪器的）针对读数问题，教师在每一个仪器的讲解过程中多让学生讲解过程中多让学
23、生自己去读自己去读，多做一些相，多做一些相应的例题。到高三也可以将所有仪器的读数应的例题。到高三也可以将所有仪器的读数问题以问题以理论理论+ +例题例题的形式总结。的形式总结。（3 3）有效数字保留问题，建议老师）有效数字保留问题，建议老师总结此总结此知识点且平时练习题中一定要养成习惯知识点且平时练习题中一定要养成习惯，并，并且强调学生其重要性，以免读数读对却因有且强调学生其重要性，以免读数读对却因有效数字问题而失分。效数字问题而失分。（4 4）精度问题；建议老师在每一个仪器讲解）精度问题；建议老师在每一个仪器讲解中多让学生去掌握，且多做练习题、尤其游中多让学生去掌握，且多做练习题、尤其游标卡尺，螺旋测微器这些常考题型标卡尺，螺旋测微器这些常考题型
