在中学物理教学中，存在一个教学焦虑，那就是指针式仪表读数问题【指针式电表类读数，教学起来很忐忑！】。这个焦虑已经波及面非常广，与国家减负精神严重不符，希望有关方面务必重视起来，敢担责任，勇于负责。 号主在命制市监测试卷时，命制了一道电表读数题，最终命题团队考虑到电表读数问题存在争议，于是更换了试题。然而，有一位命题人员也指出，指针式仪表读数毕竟在教材中还存在，那么这类读数就是现在需要掌握的技能，在教学中不能不传授啊，同理在监测试卷中也应该要有所体现。 从《高考评价体系》的要求来看，高考应该起到引领教学的作用，那么市监测试卷更要起到引领教学的作用。因为市监测试卷不是为了选拔人才，而是对课程标准落实情况进行监测。 何志强、王笑君两位教授从学术理论视角全面分析了读数问题，并结合中学物理教学实际分析教学困惑，特别是分析了高考题例指出了高考题中催生的困惑。在这个基础上，向有关方面提出了建议。真心希望有关方面以负责任的态度做出必要的回应。
希望更多人转发此文，相信在大家的呼吁下一定能够促进基础教育，消除教学焦虑！ 1.需要估读的测量仪器 我们知道,非连续读数仪器不需要估读,如机械秒表、电阻箱,这类仪器的测量基于齿轮的转动,不存在转动半格齿轮的情况;又如数字式仪器,它显示的数值已经过数模转换“非O即1”的处理.相反,连续读数仪器都存在估读意义,如刻度尺、螺旋测微器、游标卡尺、量筒、温度计、天平、电流表、电压表、多用电表等. 2、从误差理论看测量仪器的估读方法 (1)估读原则 从误差理论可知,“多次测量的总误差”是“偶然误差”与“系统误差”的方根。  单次测量读数的最后1位要与仪器误差出现位对齐.即单次测量的估读原则为“仪器误差出现在哪1位,估读就相应在那1位,若再往下1位估读则没有意义”.所以在测量读数之前,了解测量仪器的仪器误差尤为重要. (2)仪器误差 仪器误差是指由于仪器本身不够精密所造成的测定结果与实际结果之间的偏差,仪器误差的大小可如下确定： ①对于标有准确度等级的仪器,其仪器误差大小为仪器误差=量程×准确度等级×100%,如电流表,电压表等. ②对于没有注明准确度等级或仪器误差的仪器,一般取其最小分度值的一半作为最大仪器误差,如常见的刻度尺、螺旋测微器. ③一些特殊的测量仪器,没标有准确度等级,也不遵循“半格误差”的原则,其仪器误差需参考国家技术监督局标准文件中的相关技术参数,如游标卡尺. (3)估读方法. 测量读数前,要清楚测量仪器的“仪器误差”、“仪器误差出现在哪1位”和“最小分度值”,根据“仪器误差出现在哪1位,估读就要相应读到那1位”的估读原则,选择十分法、五分法或ニ分法进行估读.只有使用十分法估读时才能估读到最小分度值的下一位,而五分法和ニ分法都是在分度值本位估读.另外,有一些特殊的测量仪器其“分度值”小于或等于“仪器误差出现位”(如分度值为0. 1,仪器误差出现位是0. 1),根据估读原则,这类仪器无需再按十分法、五分法或二分法估读,读数时“靠近哪条刻度读哪条”即可. 3 高中阶段几种常见仪器的读数 根据上述估读原则和估读方法,分析中学阶段8种常见仪器的估读方法. 3.1刻度尺 常见的刻度尺,分度值为l mm.一般认为刻度尺的仪器误差遵循“半格误差”原则,仪器误差为0.5 mm,即仪器误差出现在0.1位,应采用十分法估读.同理可知分度值为2 mm、5 mm刻度尺的估读方法见表1.  常见螺旋测微器的分度值为0. 01 mm,螺旋测微器的仪器误差遵循“半格误差”原则,仪器误差为0. 005 mm,即仪器误差出现在 0. 001 mm位,应采用十分法估读. 常见游标卡尺分度值有 0.1 mm、0.05 mm和0. 02 mm.由国家标准 GB/T21389-2008可知,游标卡尺的仪器误差并不等于最小分度值一半,其仪器误差与估读方法见表2.从表2看到,分度值为0.1 mm的游标卡尺,仪器误差出现在 0. 1mm 位,只需“靠近哪条刻度读哪条”即可;分度值为0.05 mm和0. 02 mm的游标卡尺,仪器误差都出现在 0. 01 mm位,理应分别用五分法和二分法估读,但是科学证明人的眼睛是不可能分辨 0. 01 mm的线距,因此分度值为0. 05 mm和 0. 02 mm的游标卡尺无法估读,读数时只需“靠近哪条刻度读哪条”.游标卡尺具体读数规则:主尺读数+游标尺对齐格数×分度值. 量筒有多种规格,如量程5 mL,分度值为0.l mL;量程 10 mL,分度值为0.2 mL………根据国家标准GB/T12804-2011,量筒的仪器误差基本符合半格误差原则,各种规格量筒的仪器误差及估读方法见表3.可见,不同规格的量筒,有的用十分法估读,有的用五分法、二分法估读.鉴于量筒的规格和估读方法比较繁杂而不利于教学,中学阶段认为量筒是粗测仪器无需估读,只需“靠近哪条刻度读哪条”。 最常见的液体温度计,量程为一30℃~120℃,分度值为1.0℃;常见的水银体温计量程为35℃~42℃,分度值为0.1℃.根据国家标准JJG130-2004,一般液体温度计的仪器误差约为1. O℃,水银体温计仪器误差为0. 2℃.两种仪器的分度值都小于或等于其仪器误差出现位,读数时“靠近哪条刻度读哪条”即可. 托盘天平有多种规格,常见有分度值为0.1g、0.2g、0.5 g的.托盘天平的仪器误差称为“感量”,不同规格天平的感量不同,感量一般有0.lg、0.2g和0.5 g.根据仪器的分度值和感量,不同规格的托盘天平估读方法见表4. 电表的估读存在很大争议,主要在于电表的仪器误差大小该如何确定,以及高考全国卷中关于电表读数题的标准答案. 3 7.1电流表、电压表和多用电表的电压挡、电流挡的估读方法 根据电表不同量程下的仪器误差和最小分度值,便可确定电表的估读方法.然而关于电表的仪器误差却众说纷纭.笔者查阅相关文献后,关于电表仪器误差有以下3种 观点. 观点1:电表仪器误差要根据仪器的准确度等级确定.中学常用的J0407 型电流表、JO408 型电压表、万用电表(如粵教版插图中的 MF47 型多用电表),其准确度等级一般为2. 5,这些电表有:仪器误差=量程×等级×100%.从而电表的估读方法为:分度值为10,1,0. 1…无需估读;分度值是2,0. 2,0. 02…按二分法估读;分度值是5,0.5,0.05…按五分法估读.(见表5观点1) 观点2:所有中学教材、高考真题的任何地方都找不到有关电表准确度等级的概念,我们更没有约定中学阶段所有电流表、电压表、多用电表的准确度等级为某个值(如为25).中学阶段,电表的仪器误差应遵循半格误差原则,即仪器误差约为最小分度值的一半.从而估读方法为:分度值为10,1，0.1…按十分法估读;分度值为5.0.5,0.05…按五分法估读;分度值为2，0. 2，0.02…按ニ分法估读.(见表5 观点 2) 观点 3:中学物理教材并没有强调电表仪器误差的概念,高中阶段其实是忽略电表的仪器误差,都是理想的电表.这样在任何量程下都应用十分法估读,即都能估读到最小分度值下1位,估读方法是N/10×分度值。 (2003年广东试题 11)图1为正在测量中的多用电表表盘. (1)如果是用直流 10V挡测量电压,则读数为（ ）V.(3)如果是用直流5 mA挡测量电流,则读数为（ ）mA. 分别根据上述3个观点可得到3组不同的读数结果,见表6.然而只有观点2的结果与广东高考标准答案一致.可见,广东高考标准答案认为电表的仪器误差遵循“半格误差”原则.所以广东高考电表读数的标准是:分度值为1,0.1,0.01…按十分法估读;分度值为5,0.5,0. 05…按五分法估读;分度值为2,0.2,0. 02…按ニ分法估读. 电表读数问题是近年高考全国卷的考察热点,在 2010 年全国课标卷和全国大纲卷、2011年全国大纲卷、2013全国课标卷中都相继出现电表估读问题.(2010年全国课标卷试题23)(3)在某一温度下,电路中的电流表、电压表的示数如图2、图3所示.电流表的读数为（ ）,电压表的读数为（ ）(标准答案:115 mA;5. 00 V (2010年全国大纲卷试题23)(4)若测量时,A未调到满偏,两电流表的示数如图4所示,从图中读出 A1的示数 I1=（ ）,A2的示数I2=（ ）(标准答案:3. 00 mA,0. 660 mA) 从表7看到,上述的3个观点分别可得到3组不同的读数结果,但它们与全国卷的标准答案都不一致.若把仪器误差看为“量程×25X100%”,则分度值为0.1V、0.1 mA 和0. 02 mA的读数结果不符合标准答案;若仪器误差看为半格误差,则分度值为0.02 mA的读数结果不符合;若不考虑仪器误差,则分度值为5 mA的读数结果不符合.笔者查阅近几年所有全国卷中有关电表读数的题目,发现电表的估数总符合以下规律:分度值为1,0.1,0. 01…则按十分法估读;分度值为5,0.5,0. 05…按五分法估读;分度值为2,0.2,0. 02…也按十分法估读.显然,高考全国卷的标准答案不完全符合“仪器误差出现在哪一位,估读就要相应读到那一位”的原则,其答案值得商榷. 多用电表欧姆挡的刻度是不均勻的,因此不同量程范围处其最小分度值不相等.若万用表欧姆挡的仪器误差遵循半格误差原则(即仪器误差为最小分度值的一半),则其在不同量程处的仪器误差也不相等,应按不同量程范围讨论欧姆挡的仪器误差和估读方法,见表8. 多用电表欧姆挡的读数是近年高考的考察热点,在广东卷和全国卷中都多次出现. (2011年广东试题 34)(2)①粗测小电珠的电阻,应选择多用电表倍率的电阻挡（ ）(请填写“×1”、“×10”或“×100”);调零后,将表笔分别与小电珠的两极连接,示数如图5,结果为（ ）(标准答案:×1;7. 3~7.7) (2013年全国课标卷试题23)(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图6所示,这时电压表的示数如图(c)所示.多用电表和电压表的读数分别（ ）千欧.(已知多用电表挡位调到“X1 k欧”(标准答案:15. O) 上述两题的标准答案都与表8相符.广东和全国高考卷都认为多用电表欧姆档的仪器误差遵循半格误差原则,在近年高考试题中找不到一个反例. (1)各种仪器的估读应以误差理论为基础.读数前要清楚“仪器误差大小”、“仪器误差出现在哪1位”和“最小分度值”,根据“仪器误差出现在哪1位,读数就相应读到那1位”的估读原则进行估读.(2)虽然高中阶段不要求学生完全掌握误差理论,但作为教师在教学中应做到心中有数:基于误差理论,对于无需估读的仪器,能简单说明为何无需估读;对于需要估读的仪器,能解释清楚为何这样估读.(3)电表估数的争议,主要来自高考全国卷中关于电表估读题的“标准答案”,该“标准答案”并不完全符合误差理论.笔者希望相关专家能重新讨论电表的估数标准;或在符合科学理论前提下,对全国卷的标准答案作出相关解释.
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