第十二章簡(jiǎn)單機(jī)械12.2跨學(xué)科實(shí)踐

制作簡(jiǎn)易桿秤1.了解桿秤的結(jié)構(gòu)，知道桿秤的測(cè)量原理，會(huì)用桿秤稱量物體的質(zhì)量。2.通過(guò)簡(jiǎn)易桿秤的設(shè)計(jì)與制作實(shí)踐活動(dòng)，了解從天平到桿秤的思維演變過(guò)程，發(fā)展科學(xué)思維。3.經(jīng)歷設(shè)計(jì)和制作簡(jiǎn)易桿秤的實(shí)踐過(guò)程，發(fā)展創(chuàng)新能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、交流合作能力以及發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并自主解決問(wèn)題的能力。4.通過(guò)對(duì)我國(guó)古代桿秤文化的了解，體會(huì)我國(guó)古代科技對(duì)人類文明發(fā)展的促進(jìn)作用，增強(qiáng)文化自信。素養(yǎng)目標(biāo)項(xiàng)目提出【問(wèn)題】天平可以稱量物體的質(zhì)量。天平是等臂杠桿，物體的質(zhì)量多大就要用相同質(zhì)量的砝碼，所以砝碼質(zhì)量的大小限制了稱量物體質(zhì)量的大小。要使用天平稱量質(zhì)量較大的物體（比如100kg的物體），你覺(jué)得能否實(shí)現(xiàn)？應(yīng)該如何改進(jìn)？【思維】通過(guò)改變等臂杠桿的結(jié)構(gòu)，使小質(zhì)量的砝碼與質(zhì)量較大的物體平衡，從而用小質(zhì)量的砝碼測(cè)大的物體質(zhì)量？【古代科技】桿秤就能用小質(zhì)量的砝碼測(cè)大的物體質(zhì)量。【分析總結(jié)】利用杠桿原理，可以通過(guò)增大砝碼一側(cè)力臂的長(zhǎng)度和減小物體一側(cè)力臂長(zhǎng)度的方法，使小質(zhì)量的砝碼與質(zhì)量較大的物體平衡。這就是桿秤的原理。你也能制作一個(gè)簡(jiǎn)易桿秤。

項(xiàng)目提出【結(jié)構(gòu)】帶有秤星的秤桿、秤砣（砝碼）、秤盤(pán)、提紐【使用】將被稱物體放在秤盤(pán)中，移動(dòng)系秤砣的掛繩使秤桿水平平衡，根據(jù)掛繩所處的位置就可以讀出被稱物體的質(zhì)量。【原理】杠桿原理：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，

F1l1＝F2l2。項(xiàng)目分析m1g×L1=m2g×L?

秤桿秤砣秤盤(pán)提紐帶有秤星的秤桿秤砣秤盤(pán)提紐……項(xiàng)目分析【結(jié)構(gòu)】【使用】將被稱物體放在秤盤(pán)中，移動(dòng)系秤砣的掛繩使秤桿水平平衡，根據(jù)掛繩所處的位置就可以讀出被稱物體的質(zhì)量。【原理】杠桿原理：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，

F1l1＝F2l2。項(xiàng)目分析m1g×L1=m2g×L?

G秤G砣G秤G物G砣CG砣lOA＝G秤lOB當(dāng)秤盤(pán)裝一重物，秤砣移到D處，秤桿水平平衡時(shí)：

【刻度原理】O為支點(diǎn)，C為秤盤(pán)，A為定盤(pán)星（0刻度線位置），B為秤桿和秤盤(pán)的整體重心位置。當(dāng)桿秤空盤(pán)水平平衡時(shí)：

項(xiàng)目分析G砣lOD＝G物lOC＋G秤lOB

得到：

m物lOC＝m砣lAD因?yàn)閙砣與lOC為定值，所以m物與lAD成正比，說(shuō)明桿秤的刻度是均勻的。根據(jù)此原理，可以確定桿秤的分度值，并畫(huà)出刻度線。項(xiàng)目實(shí)施【選材】一根長(zhǎng)度約為40cm的木棒，一個(gè)小盆，一個(gè)20g鉤碼，一個(gè)100g砝碼，細(xì)線若干，一把刻度尺，一支記號(hào)筆等。【標(biāo)零】確定桿秤的零刻度位置：用細(xì)線系一個(gè)20

g的鉤碼，作為秤砣。調(diào)節(jié)秤砣的位置使秤桿平衡，這時(shí)細(xì)線在秤桿上的位置為秤的定盤(pán)星O，用記號(hào)筆標(biāo)記此位置。秤桿秤盤(pán)提紐秤砣O項(xiàng)目實(shí)施【標(biāo)刻度線】在秤盤(pán)中放100

g砝碼，手提提紐，并調(diào)節(jié)秤砣的位置使秤桿平衡。此時(shí)，標(biāo)記秤砣細(xì)線在秤桿上的位置C，并記為100

g。在定盤(pán)星O到C之間均勻地畫(huà)上49條刻度線，每一格就表示2g。秤桿秤盤(pán)提紐秤砣O項(xiàng)目實(shí)施

用制作好的桿秤稱量一些物體的質(zhì)量，再與用天平或電子秤稱量的結(jié)果進(jìn)行比較，檢驗(yàn)自制桿秤的準(zhǔn)確度。。物品12345天平測(cè)量的結(jié)果/g桿秤測(cè)量的結(jié)果/g展示交流1、如何提高簡(jiǎn)易桿秤的精確度？

①使用重力較小的秤砣；②增大提鈕到秤盤(pán)之間的距離。2、如何增大桿秤的量程？①增加秤砣的重力；②減小提鈕到秤盤(pán)之間的距離；拓展思維制作一個(gè)簡(jiǎn)易桿秤。①應(yīng)該選擇什么材料?②提紐和秤盤(pán)的位置如何確定?③如何確定桿秤的零刻度位置及各刻度線?①制作秤桿；②制作秤盤(pán)；③裝提紐和秤砣。④標(biāo)記零刻度線（定盤(pán)星的位置）及其他刻度線。①檢驗(yàn)桿秤；②測(cè)量物體質(zhì)量；③提高精度，增大量程等。制作簡(jiǎn)易桿秤項(xiàng)目分析展示交流項(xiàng)目提出項(xiàng)目實(shí)施小結(jié)

1．如圖所示，桿秤是一種稱質(zhì)量的工具，由帶有秤星的秤桿、秤砣、

提紐A和B、秤鉤等部分組成，使用時(shí)把被稱物體掛在秤鉤處。以下說(shuō)法正確的是

（

）A．為了能夠正常使用，秤砣的質(zhì)量應(yīng)大于被稱量物體的質(zhì)量B．保持秤砣位置不變，提紐從B換成A可以稱量更重的物體C．如被稱量物體的質(zhì)量大于秤砣的質(zhì)量，秤鉤所在一端一定向下傾斜D．提紐位置不變，秤砣向靠近秤鉤的方向移動(dòng)，能稱量更重的物體BF3動(dòng)手動(dòng)腦2．桿秤是一種我國(guó)傳統(tǒng)的稱量工具，凝聚著我國(guó)古代人民的智慧。如

圖所示的稱量中，手提在提紐A上，桿秤在水平位置平衡；若用該

桿

秤稱量質(zhì)量更大的物體，以下操作可能使桿秤仍在水平位置平衡的是（）A．手提提紐A，秤砣往右移

B．手提提紐A，秤砣不移動(dòng)C．手提提紐B，秤砣往左移

D．手提提紐B，秤砣不移動(dòng)B動(dòng)手動(dòng)腦3．我們?cè)谵r(nóng)貿(mào)市場(chǎng)、中藥房還能看見(jiàn)桿秤，俗話說(shuō)“秤砣雖小壓千斤”，由此學(xué)習(xí)小組開(kāi)展有關(guān)桿秤的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。【項(xiàng)目任務(wù)】制作簡(jiǎn)易桿秤【產(chǎn)品制作】（1）如圖甲，用木棒作為秤桿，用細(xì)線系一個(gè)20g的鉤碼作為秤砣，把空小盆掛在A點(diǎn)作為秤盤(pán)，在B點(diǎn)掛粗繩作為提鈕，則______點(diǎn)相當(dāng)于支點(diǎn)；B動(dòng)手動(dòng)腦026動(dòng)手動(dòng)腦托盤(pán)中砝碼總質(zhì)量/g50100150200距離B點(diǎn)的長(zhǎng)度/cm6111621（2）調(diào)節(jié)秤砣位置使桿秤水平平衡，標(biāo)記此時(shí)細(xì)線的位置，則該位置對(duì)應(yīng)的質(zhì)量刻度值為

g；（3）在秤盤(pán)中逐個(gè)添加50g的砝碼，當(dāng)桿秤水平平衡時(shí)，記錄細(xì)線的位置、標(biāo)記相應(yīng)的質(zhì)量，再測(cè)出細(xì)線距離B點(diǎn)的長(zhǎng)度（如下表），根據(jù)表中數(shù)據(jù)，應(yīng)將250g的刻度值標(biāo)記在距離B點(diǎn)

cm處；【產(chǎn)品使用】（4）在稱重過(guò)程中，若桿秤左低右高，如圖乙，要將桿秤調(diào)至水平平衡，秤砣應(yīng)往

（選填“左”或“右”）側(cè)移動(dòng)；（5）為了增大桿秤的量程，你的方法是：

（寫(xiě)一種即可）。右增加秤砣的質(zhì)量動(dòng)手動(dòng)腦4.如圖所示，戥子（děngzi）是一種微型桿秤，過(guò)去的中藥房里都用戥子稱量中藥，為使問(wèn)題簡(jiǎn)化，以下不考慮秤桿的重力。已知秤砣的質(zhì)量為m0。零刻度在提紐右側(cè)、離提紐的距離為l0，秤盤(pán)離提紐的距離為l1。當(dāng)秤盤(pán)中放入一定質(zhì)量的中藥后，移動(dòng)秤砣至桿秤水平平衡時(shí)，秤砣懸掛點(diǎn)到提紐的距離是l2，中藥的質(zhì)量是多少?解析：設(shè)中藥的質(zhì)量為mF2F1則：(m+m盤(pán))gl1=m0gl2①根據(jù)零刻度規(guī)定可知：

m盤(pán)gl1=m0gl0②

所以，結(jié)合①②兩式可解得：m=m0

l2－l0l1l1l2l0動(dòng)手動(dòng)腦5.桿秤是我國(guó)古老且至今仍在使用的一種衡量工具，如圖的桿秤可視為杠桿，提鈕處為支點(diǎn)O，若不計(jì)其自重，當(dāng)在掛鉤懸掛被稱物體后處于平衡狀態(tài)，已知CO2厘米，OD20厘米，秤砣的重力為10牛，求：（1）被稱物體的重力；（2）若這桿秤所能測(cè)物體的最大重力為200牛，求OB的長(zhǎng)度。

【答案】（1）100N；（2）40cm動(dòng)手動(dòng)腦【詳解】（1）由杠桿平衡條件可知G物體OC=