物理测量数据估读位研究论文

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近几年，随着物理教学改革，实验教学在中学中越来越重视．杨振宁先生说过“物理是以实验为本的科学”．物理概念和规律是在观察实验的基础上得到的，而实验教学又离不开实验测量．在估读测量数据时，教师往往争论性比较大，这里仅仅谈谈究竟怎样确定读位数．

在中学物理实验教学中，人们常将“测量中的有效数字保留至仪器精度的下一位”作为公理来使用．正因为这一点，导致我们在估读数时，常感到无所适从．有些情况我们要估读几位．例如，最小刻度是0.5cm的刻度尺测量物体长度时，根据“测量中的有效数字保留至仪器精度的下一位”．那么我们对图1中刻度尺的读数是4.72cm，实际上这是不正确的，因为在读数中我们估读了两位，0.7cm是估读的，0.02cm也是估读的．我们知道，估读值是不可靠的，第一位数字（0.7cm）本身就不可靠，如果再估读第二位（0.02cm）它将更不可靠，读数时，写出这么多不可靠的数字有什么意义呢？

中学物理教学中把“测量中有效数字保留至仪器精度的下一位”作为公理来使用，这显然是片面的．那么我们究竟怎样确定这个估读位呢？根据有效数字的含义，有效数字的最后一位（是估读的）是有误差的，有效数字的最后一位一定要同误差所在的一位取齐，这就是说，有效数字的位数取决于绝对误差．同时，由差示法原理可知，测量值的最大绝对误差应为该仪器精度的一半．上例中，最大绝对误差（0.5cm×

4.7cm．

这样，只要读数方法正确，“估读数位应由测量的误差来决定”．同时“测量值的最大绝对误差应为仪器精度的一半”．这一结论显然成立，它适用于长度测量、质量测量、弹簧秤、伏特表、安培表等的读数．这样就便于将估读数位的确定正确地统一起来．

图2是实验室常用的2.5级安培表的表盘．当安培表的使用量程为0.6A挡，此时安培表的精度即为每小格所表示的电流强度值0.02A，最

位由测量的绝对误差来决定，安培表的读数应该是0.34安，而不能读作0.341A．如使用3A的量程，此时每小格所表示的电流强度值（0.1A），也即为安培表此量程的精度，最大绝对误差（0.1A

《教学参考书》必修本上介绍是一致的：“中学生使用的电表准确度是2.5级，即在规定的使用条件下，最大误差不超过满刻度的2.5％，安培表使用3A量程时，最大误差是3A×2.5％=0.075A，误差出现在安培的百分位，因此使用3安量程时，安培的十分位可以准确读到，百分位则是估读的．当使用0.6A量程时，最大误差0.6×2.5％=0.015A，误差也出现在安培的百分位，因此只能读到安培的百分位，如果读到安培的千分位，则是无意义的了．”

伏特表的读数跟安培表的读数情况是一致的，这里就不多说了．

图3—甲是实验常用的测力计，测力计的精度即每小格0.02N表示，

0.36N，而不能读作0.360N．

图3—乙是5N的弹簧秤刻度，弹簧秤的精度即为每小格0.1N．最

对误差来决定，因此弹簧秤的读数应是3.83N．

图4是物理天平游码的读数．游码的精度即每小格0.2克，那么最大

误差来决定，因而图中游码读数为4.6g，而不能读作4.57g，不然，就出现两位估读数，是毫无意义的．

根据“最大绝对误差决定估读位”，“最大绝对误差又为该仪器精度的一半”．也容易解决长度测量中，争论性比较大的游标卡尺的读数问题．当游标卡尺为10分格时，仪器精度为0.1mm，最大绝对误差为

位再估读一位．当游标卡尺为20分格和50分格时，仪器精度相应为

在仪器精度的下一位再估读一位数了．