测量与读数讲解

高中物理实验总复习——测量与读数

一、误差和有效数字 1.误差

测量值与真实值的差异叫做误差。误差可分为系统误差和偶然误差两种。 ⑴系统误差的特点是在多次重复同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小。

⑵偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的机会相同。减小偶然误差的方法，可以多进行几次测量，求出几次测量的数值的平均值。这个平均值比某一次测得的数值更接近于真实值。 2.有效数字

带有一位不可靠数字的近似数字，叫做有效数字。 ⑴有效数字是指近似数字而言。

⑵只能带有一位不可靠数字，不是位数越多越好。

凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在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（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不作要求，运算结果一般可用2~3位有效数字表示。 二、考试大纲规定的学生实验

1.长度的测量（游标卡尺和螺旋测微器）

⑴游标卡尺

游标卡尺的读书方法：

主尺的厘米刻度+主尺的毫米刻度（标尺0刻度线之前）+标尺与主尺对齐的刻度*精确度

①10分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.9mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.1mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出0.1毫米位的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，0.1毫米位就读几（不能读某）。其读数准确到0.1mm。

②20分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.95mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.05mm。读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出毫米以下的数值：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，毫米以下的读数就是几乘0.05毫米。

1

其读数准确到0.05mm。

③50分度的游标卡尺。游标上相邻两个刻度间的距离为0.98mm，比主尺上相邻两个刻度间距离小0.02mm。这种卡尺的刻度是特殊的，游标上的刻度值，就是毫米以下的读数。这种卡尺的读数可以准确到0.02mm。

要注意：游标卡尺都是根据刻线对齐来读数的， 所以都不再往下一位估读。

要知道主要构造的名称：主尺、游标尺、外测量爪、内测量爪、深度尺、紧固螺钉。 ⑵螺旋测微器

固定刻度上的最小刻度为0.5mm（在中线的上侧）；可动刻度每旋转一圈前进（或后退）0.5mm。在可动刻度的一周上平均刻有50条刻线，所以相邻两条刻线间代表0.01mm。读数时，从固定刻度上读取整、半毫米数，然后从可动刻度上读取剩余部分（因为是10分度，所以在最小刻度后必须再估读一位），再把两部分读数相加，得测量值。

③ ④

要知道主要构造的名称：以下的①-⑦依次是：测砧、测微

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 ① ②

⑤

⑥

⑦

螺杆、固定刻度、可动刻度、旋钮、微调旋钮和尺架。 例1. 读出下列游标卡尺测量的读数。

3 4 cm ⑴ ⑵ 0 5 10

0678cm

0 10 20

6⑶

1 00

1

2345

cm

23456789

解：⑴2.98cm ⑵6.170cm ⑶1.050cm

2

例2. 读出下列螺旋测微器测量的读数。

⑴ ⑵

10 15

0 0 5 10 解：⑴0.642mm ⑵10.294mm 2.时间的测量

高中阶段涉及到时间的测量仪器是秒表（机械式秒表），由表盘、外壳、和按钮组成。 秒表的表盘刻度由2个大小不等圆周组成。大圆刻度盘上标有“5，10，15，20…..”，也有的是标有“2，4，6，8..”，表示秒针转动到不同刻度的记录值。秒针转动一周，所经历的时间为30s，秒针转动一周，分针转过一格（注意，不是数字，仅仅是刻度。有些秒表小表盘数字1，2之间还有1个刻度） 读数方法：

（1） 所测时间超过0.5min(30s)时，0.5min的整数倍由小表盘分针所指的刻度读出。不足

0.5min由秒针所指刻度读出。总的读数为T=分针所指刻度n * 30+秒针所指刻度

（2） 由于秒表是通过齿轮转动的，所以秒针和分针所停留的位置是特定的，不可能处于

两个最小刻度之间（比精确度更小）。一般不估读。

（3） 不同秒表的大表盘的精确度不同，读数时要注意表盘的精确度（精确度=30s/总刻度）

3.电阻的测量

高中阶段能够直接读电阻的仪器有两个：电阻箱和欧姆表

其中电阻箱的读数方法是：每档指示数值乘以相应的倍率后相加的总和。 注意；电阻箱不用估读

右图是电阻箱示意图，试读出当时电阻箱的阻值。 解：电阻箱面板上有6个旋钮，每个旋钮上方都标有倍率。将每个旋钮的指针所指的数值（都为整数）乘以各自的倍率，从最高位到低位依次读出来，就得到这时电阻箱的实际阻值。注意图中最左边的两个黑点是表示的是接线柱。若指针位置如图所示，

8 7 8 7 25 30 ×0.1 0 1 9 2 3 6 5 4 100 1 9 0 2 3 6 5 4 8 7 9 0 1 2 3 6 5 4 1K9 0 1 8 7 2 3 6 5 4 8 7 ×1 101 9 0 2 3 6 5 4 10K9 0 1 8 7 2 3 6 5 4 × ×× × 3

则阻值为84580.2Ω。

4.电流（电压）的测量，

电流表和电压表的使用主要是在不同量程上面所对应的精确度不同。方法在初中已经出现过N次了。在这里就不多讲了。注意的是，读数时要估读一位（在有些题目里面要注意的是题目所要求的有效数字，按题目要求进行四舍五入）

右图是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的0-3V量程，那么电压表读数为多少？若当时使用的是该表的0-15V量程，那么电压表度数又为多少？ 解：0-3V量程最小刻度是0.1V，是10分度的，因此要向下估读一位，读1.15V（由于最后一位是估读的，有偶然误差，读成1.14V-1.17V之间都算正确）。0-15V量程最小刻度为0.5V，不是10分度的，因此只要求读到0.1V这一位，所以读5.7V（5.6V-5.8V之间都算正确）。

5.多用电表的使用

如图，多用电表可以用来读电流大小，交流电压大小，直流电压大小（取决于旋钮所指定的值，如果指向电流或者是电压，那么多用电表只是一个普通的电流表(电压表)，零刻度线在最左边，并且刻度均匀，其使用方法和一般的电流表或者电压表相同。要注意的是旋钮所指向的值代表此时电表的量程

多用电表测电阻，如果旋钮指向×1K, ×100,×10,×1,那么此时是在测电阻，零刻度在最右边，并且

刻度不均匀，越靠近左边越密，读数越不精确。所以测电阻的是由一般要求指针指在中间位置附近。 欧姆表测电阻的时候，要求待测电阻不能接入其它电路（电源由欧姆表本身提供） 原理：

欧姆表测电阻的原理是利用闭合电路欧姆定律：I=E / (R+r) ,其中R为待测电阻，r为欧姆表本身内阻。由于I与R是线性关系，所以表盘的刻度不均匀。并且R越大，电流I越小。所以欧姆表最左边的电阻为无穷大（电流近似为零），而电流最大的时候（R=0时，电路中只有电源内阻，所以电流最大），外阻为0，所以零刻度线在最右边。

1 0 0 5 V

2 10 15 3

⑴使用前应看一下指针是否指在刻度盘左端的零刻线处。如果不在，就应该进行机械调零：用小螺丝刀轻旋表头正下方中央处的调零螺丝，使指针指左端零刻线。

⑵根据被测物理量及其数量级将选择开关旋到相应的位置。

Ω× 1k ×100 ×10 ×1 OFF ~ Ω Ω V 2.5 4

100 10 1 ~ 10 50 + 250 500 2.5 10 50 250 500 V mA 读数时还要注意选用刻度盘上对应的量程刻度。（如测量20mA左右的直流电流，应将选择开关对准左边100mA量程处，在刻度盘上，应该看最下方的刻度，即满偏刻度为10的刻度线，从刻度盘读出数据后还应再乘10，得测量结果。）

⑶欧姆表倍率的选择，如果已知待测电阻的大概阻值，将其除以欧姆表的中值电阻（即为欧姆表本身的内阻），根据结果选择倍率。如图，中值电阻为15欧，如果待测电阻大概为2000欧，那么2000/15=133，选择×100的倍率。如果事先不知道待测电阻的大概阻值，则先选最

小的倍率，然后根据偏转的情况来合理选择。

（4）使用欧姆挡时，在选好倍率后，还必须进行欧姆调零。方法是：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指右端零刻线处。因此用多用电表的欧姆挡测电阻的操作步骤是：⑴选挡。一般比被测电阻的估计值低一个数量级，如估计值为200Ω就应该选×10的倍率。⑵进行欧姆调零。⑶将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。⑷将指针示数乘以倍率，得测量值。⑸将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡。

用欧姆挡测电阻，如果指针偏转角度太小（即指针所指的刻度值太大），应该增大倍率重新调零后再测；如果指针偏转角度太大（即指针所指的刻度值太小），应该减小倍率重新调零后再测。

（5） 使用多用电表时，两只手只能握住表笔的绝缘棒部分，不能接触表笔上的金属部分。 （6） 欧姆表在改变倍率之后要重新进行调零。

例6. 多用电表表头的示意图如右。在正确操作的情况下：

⑴若选择开关的位置如灰箭头所示，则测量的物理量是______，测量结果为___________。

⑵若选择开关的位置如白箭头所示，则测量的物理量是______，测量结果为___________。

⑶若选择开关的位置如黑箭头所示，则测量的物理量是______，测量结果为___________。

⑷若选择开关的位置如黑箭头所示，正确操作后发现指针

Ω× 1k ×100 ×10 ×1 OFF 100 10 1 ~ Ω Ω V 2.5 10 50 250 500 2.5 10 50 250 500 V ~ + mA 的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该依次为：___________，____________，____________。

⑸全部测量结束后，应将选择开关拨到__________或者___________。

⑹无论用多用电表进行何种测量（限于直流），电流都应该从色_____表笔经______插孔流入电表。

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