指针刻度式电表读数问题争论几时休

杨明炳

(昆明市第三中学 云南 昆明 650000)

指针刻度式电表读数问题争论几时休

杨明炳

(昆明市第三中学 云南 昆明 650000)

刻度式电表读数问题，在中学物理教学中争论了多年，一直没能达成共识．在查阅大学教材及相关文献的基础上，认为问题的关键在于用刻度式读数方法得到的读数结果与测量值有效数字表达的不一致所造成，因而主张测量值的有效数字应由测量工具的准确程度决定．

刻度式电表 读数方法 有效数字

1 问题提出

到底应该如何正确理解和看待指针刻度式电表读数问题，本文在此试图做些个人探讨．

2 问题探讨

众所周知，电表的等级是反映电表精密程度的指标，是在评估误差时才用得到，读数时是不必顾及的．从每年高考试题来看，涉及指针刻度式电表读数的试题中也从未说明是什么级别的电表，因此读数时我们并不涉及电表级别问题．

下面我们来探讨对均匀刻度表盘的电表的估读问题．假如指针在最小刻度的正中间，则各分度的电表估读结果如表1所示．

表1 各分度电表估读结果

若增加参考标尺，即将每大格再等分为10小格，如表2所示．这相当于精度提高一个数量级，若原来的不可靠数变为可靠数，则说明估读合理．由表2看出，表1所示的估读结果是正确的．

表2 增加参考标尺后估读结果

基于此，笔者认为，对最小刻度分别是“1”、“2”、“5”的指针刻度式电表读数，应该按照表3所示的估读方法来操作，才是符合测量基本要求的．

表3 笔者认为符合测量基本要求的估读方法

为了对本文探讨问题有进一步清楚认识，我们不妨再来探讨一下几道高考试题．

【例1】2010年高考全国大纲卷中的第23题(4)中的电流表读数问题，如图1所示．

图1 例1题图

【例2】2010年高考全国课程标准卷第23题中电流表的读数问题，如图2所示．本题所给参考答案为115.0 mA，所存在的问题与例1中相同．

图2 例2题图

【例3】(2009年高考安徽卷第21题)用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a和b的位置，如图3所示．若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的挡位，a和b的相应读数是多少？请填在表格中．

图3 例3题图

指针位置选择开关所处挡位读 数a直流电流100mA mA直流电压2.5V Vb电阻×100 Ω

本题对直流电流100 mA挡位指针位置选择a时的读数所给出的参考答案为：“23.0”．可是，题目中给出的图3，其表盘、指针位置及量程完全取自人教版教材(2007年1月第二版)选修3-1第二章第8节习题中第1题的图，而教师用书中所给的答案为22.8 mA．该书2010年4月第三版将该题放到第二章第9节“问题与练习”中，并将“直流电流100 mA挡改为“直流电流50 mA挡”，同时教师用书所给答案为11.4 mA．显然，第三版教材已注意到量程分度值与有效数字的关系，其量程分度值为“1 mA/小格”，不可靠位数在十分位，应该说是对第二版中“2 mA/小格”不可靠位数取到十分位这一不妥做法的修改[8]．就本题参考答案“23.0”而言，是不合理的．

2011年高考全国Ⅰ卷再次考查电表读数，但从考试中心给出的试题参考答案看，透射出两点信息：一是欧姆表要估读；二是电压、电流表估读的依据是在弄清“量程分度值”的前提下进行．

事实上，2010年之后的高考，虽然也多次考过电表读数的题，但都已不再有争议．所以，在用刻度式电表测量时，只要按照“读数时格数乘精度，记录时审核有效数”，就不会产生争议．

总之，刻度式读数的参考标尺，所标数字以及半长刻线、短刻线都是为了读数方便而做出的标识，在不同量程下代表的值不同．考虑到刻线有宽度、指针有宽度且长度有限、人眼分辨能力等因素，因此制作成不同等级的电表用于不同精度要求的测量中．对于一块给定的电表，读数时只要认清量程分度值，即可以读出可靠数，并估读出不可靠数(只能是一位)，称为“测量的有效数字”，即为本次的测量值．记录测量值时必须与仪表精度一致，有效数字位数必须是一致的，并非是“见到刻线就补零”！

中学实验室中的电流表、电压表都是30小格的电表．对量程为0.6 A的电流表，量程分度值为

3 一点建议

由于电表使用过程中，指针不可能都指在刻线上，即估读是必然要面对的问题，是高中物理教学中无法回避的问题，因此，希望在教材中给出示例，或是教师用书中给出明确要求，统一估读原则，不要再让教师各自钻研，成为教学的一个痛点，也不要让学生无所适从；另外，高考命题时，对所给答案略做说明，不要让广大教师盲目去猜、去揣摩，耗时无功．

1 张辉.从高考答案中看电表读数规则.理科考试研究，2011

2 毛宗致.指针刻度式电表读数方法探讨.中学物理教学参考，2013(9)：32～33

3 林进取.也谈指针刻度式电表读数方法.中学物理教学参考，2014(1-2)：56～58

4 林明华.高中物理实验中电表读数问题探讨.物理教学探讨，2012(10)：28～29

5 范青林.高考指针式电表读数“潜规则”探讨.物理教学探讨，2016(8)：46

6 魏怀鹏，展永.大学物理实验.天津：天津大学出版社，2004

7 王银丰，等主编.大学物理实验.北京：机械工业出版社，2005

8 张维善.人教版教材选修3-1.北京：人民教育出版社，2005.68

2017-02-10)