中学物理测量仪器的读数方法

殷汉卿 鹿炜锋

中学物理中常用到的测量仪器有①测长度仪器：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器；②测时间仪器：秒表、打点计时器(或电火花计时器)；③测力仪器：弹簧秤；④测温度仪器：温度计；⑤电学测量仪器：电压表、电流表、多用电表、电阻箱等。其使用和读数是中学物理实验教学中基本的要求，也是历年来高考实验考查的热点。因此了解测量仪器的读数规则，掌握测量仪器的读数方法是非常必要的。

1测量仪器的读数规则

一切测量都存在误差，测量误差出现在哪一位，读数就相应读到哪一位，直接测量中读出的测量值的有效数字的最后一位要与读数误差所在的一位对齐。中学阶段一般根据测量仪器的最小分度确定误差出现的位置，常用测量仪器按下述方法读数。

对于最小分度是“1”的仪器，测量误差出现在下一位，下一位按十分之几估读；最小分度是“2”的仪器。测量误差出现在同一位上，同一位按二分之一估读。即估读最小分度的半小格，不足半小格的舍去，等于或超过半小格的按半小格估读；最小分度是“5”的仪器，按五分之一估读，估读五分之几小格。不需要估读的情况直接读出仪器示数即可。

2测量仪器的读数方法

2.1需要估读的仪器

2.1.1刻度尺

常用刻度尺的最小分度为1mm，读数时，刻度尺的刻度线要紧贴待测物，直接读出毫米以上的数值。毫米以下的数值靠目测估读一位，估读到最小刻度的1／10。

2.1.2螺旋测微器

螺旋测微器的刻度包括固定刻度和可动刻度，读数时，以可动刻度的边缘为准，读出固定刻度上上下刻度线的总条数n(半毫米的整数倍)，再以固定刻度上刻度的分界线(中心线)为准，读出可动刻度上的刻度线条数k(包括估读数)。其测量长度表达式为L=(0.5n+0.01k)mm。可动刻度的最小分度是“5”，要估读到1／5，如果可动刻度的读数是整刻度，要在读数后面补零，要保证有效数字的位数为小数点后面有三个有效数字。

2.1.3弹簧秤

弹簧秤的测力原理是根据胡克定律。因此刻度是均匀的，中学常用的弹簧秤的量程是5N，最小刻度是0.1N，读数时要正对平视，读出最小刻度所示的数值后，再估读一位。即小数点后面有两个有效数字。

2.1.4电压表和电流表

中学常用的直流电流表的量程为0-0.6A-3A，直流电压表的量程为0-3V-15V，电流表和电压表的读数误差，反映的主要是他们的系统误差。读数时应使视线垂直于刻度表面，其中3V和3A量程的最小分度是0.1V和0.1A，按十分之几来估读；15V量程的最小分度是0.5V，按0.5V的五分之几来估读；0.6A量程的最小分度是0.02A，按0.02A的二分之一估读；等于或超过0.02A的二分之一(即0.01A)时，按0.01A估读，不足则舍去。

2.1.5多用电表

用多用电表测量电流和电压时，读数方法与电流表和电压表相同，只是指针示数要乘以相应量程的倍率。对于有些规格的多用电表，有一个单独量程的交流电压档，测量这个量程的电压时，要从这个量程的刻度读数。

2.1.6温度计

中学物理实验中常用温度计的最小分度有1℃，0.5℃，0.2℃等，按照读数规则，分别估读到最小分度的1／10，1／5，1／2。读数时，温度计不能离开被测物体(体温计除外)，眼睛要正对液柱的凸(或凹)弯月面的水平切线位置。

2.2不需要估读的仪器

2.2.1游标卡尺

对游标卡尺的末位不要求再估读，读数时，先读整数，看游标尺左边，主尺第一分度线的数值，即为毫米以上的整数值。然后再读小数，看游标尺零线右边第几分度线与主尺分度线对齐，即可读出小数值。如果游标卡尺的精度为0.1，那么测量结果(游标尺上第n个格与主尺上的刻度线对齐时)为：主尺上的毫米数+0.1n，如果精度为0.05，测量结果为：主尺上的毫米数+0.05n。如果在读数时遇到游标上没有一根刻度线与主尺刻度线对齐，则选择最靠近的一根线读数，有效数字的末位与游标卡尺的精度对齐，不需要另在有效数字末位补“0”表示游标卡尺的最小分度值。

2.2.2秒表

机械秒表有两个指针，长针是秒针，指示大圆圈的刻度，其最小分度一般是0.1s，秒针转一圈是30s；短针是分针，其最小分度值常见为0.5min，读数时，当所测时间超过0.5min时，0.5min整数部分由分针读出，不足0.5min部分由秒针读出，总时间为两针示数之和。由于机械秒表采用齿轮传动，每0.1s秒针跳跃一次。指针不可能停在两小格之间，所以不能估读出比最小刻度更小的时间，因而秒表读数时一般不估读。

2.2.3多用电表

用多用电表测电阻时。由于欧姆档表盘不均匀，难于估读，测量结果只需取两位有效数字，在零值附近和无限大值附近很难比较准确地读出被测电阻的数值(误差很大)，在测量时。选档的依据是使指针位于中央附近，通常按大量程档向小量程档次序选择。读数时要用与选择开关的档位相应的刻度读数，表针示数乘以量程倍率数，即为待测电阻的阻值。

2.2.4打点计时器

电磁打点计时器和电火花计时器的计时原理相同，都是当电源频率是50Hz时，每隔0.02s打一次点，纸带上相邻两个点之间的时间就是0.02s。其误差主要是系统误差，因此测量的时间无须估读。

2.2.5电阻箱

电阻箱是由多个电阻串联而成的，电阻的阻值直接从电阻箱上的示数读出。即每档指示数乘以相应倍率后相加的总和。

另外在单摆测重力加速度的实验中。摆长是指从悬点到球心的距离，零刻度难于接触悬点，球心位置不准，所以用最小刻度是毫米的刻度尺也不估读，读到毫米即可。