第十二章

簡(jiǎn)單機(jī)械第二節(jié)

跨學(xué)科實(shí)踐：制作簡(jiǎn)易桿秤素養(yǎng)目標(biāo)1新課講解3課程導(dǎo)入2經(jīng)典例題4總結(jié)歸納5課堂練習(xí)6目錄物理觀念通過(guò)制作簡(jiǎn)易桿秤，讓學(xué)生深入理解杠桿的原理、質(zhì)量的概念以及力與平衡的關(guān)系科學(xué)思維在制作和使用過(guò)程中，學(xué)生需要進(jìn)行觀察?、分析、推理和創(chuàng)新，培養(yǎng)科學(xué)思維能力素養(yǎng)目標(biāo)科學(xué)探究學(xué)生通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐，體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作的方法科學(xué)態(tài)度與責(zé)任培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和團(tuán)隊(duì)合作精神，以及運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的責(zé)任感素養(yǎng)目標(biāo)課程導(dǎo)入

天平可以稱(chēng)量物體的質(zhì)量。不知道你想過(guò)沒(méi)有，要使用天平測(cè)量質(zhì)量較大的物體（比如100

kg的物體），是不是很不方便?項(xiàng)目分析提紐1桿秤的結(jié)構(gòu)提紐2秤砣秤桿掛鉤桿秤的結(jié)構(gòu)提紐1提紐2秤砣秤桿掛鉤

桿秤由帶有秤星的秤桿、秤砣（砝碼）、掛鉤（或秤盤(pán)）、提紐等組成。

稱(chēng)量時(shí)將被稱(chēng)物體掛在掛鉤上，移動(dòng)系秤砣的掛繩使秤桿平衡，根據(jù)掛繩所處的位置就可以讀出被稱(chēng)物體的質(zhì)量桿秤的結(jié)構(gòu)提紐1提紐2秤砣秤桿掛鉤桿秤的主體，等效為一個(gè)杠桿秤星：桿秤的標(biāo)度，均勻分布相當(dāng)于天平的砝碼懸掛或放置被測(cè)物體的部件桿秤的支點(diǎn)。通常有兩個(gè)，一個(gè)稱(chēng)量較大質(zhì)量物體時(shí)使用，一個(gè)稱(chēng)量較小質(zhì)量物體時(shí)使用杠桿平衡條件：F1l1=F2l2工作原理刻度的標(biāo)定（1）零刻度線的確定

當(dāng)秤盤(pán)上沒(méi)有放置任何物體時(shí)，相當(dāng)于稱(chēng)量的物體質(zhì)量為零，此時(shí)秤桿的重力、秤砣的重力和秤盤(pán)的重力滿(mǎn)足杠桿平衡條件，此時(shí)秤砣所在的位置就是零刻度線的位置。該位置也叫定盤(pán)星L物L(fēng)桿L砣G盤(pán)G砣G重定盤(pán)星刻度的標(biāo)定

當(dāng)桿秤平衡之后，在秤盤(pán)里面加入物體并移動(dòng)秤砣使桿秤平衡，杠桿的平衡關(guān)系為：G物×L物=G砣×ΔL，因?yàn)長(zhǎng)物和G砣是不變的，所以物重G物和ΔL成正比關(guān)系，所以秤桿上的刻度從零刻度開(kāi)始，都是均勻的。L物G物ΔL定盤(pán)星G砣刻度的標(biāo)定

我們可以用一個(gè)已知質(zhì)量

m的物體放在托盤(pán)里面，將砝碼移動(dòng)到某一個(gè)位置使其平衡，然后均勻地平很定盤(pán)星到該位置的長(zhǎng)度為n份，則每段長(zhǎng)度代表的質(zhì)量就是

，該刻度還可以向該位置的右側(cè)進(jìn)行拓展L物m物ΔLG砣ΔLΔL：將這一段平分為n段，每一段代表的質(zhì)量為ΔL：這一段也可以畫(huà)出相同的刻度，每一段代表的質(zhì)量為項(xiàng)目實(shí)施材料的選擇秤桿：桿秤的核心是秤桿，秤桿材料必須用堅(jiān)硬、不易彎曲變形的木材或其他材料制成。簡(jiǎn)易的桿秤稱(chēng)量的物體質(zhì)量不大，可用筷子制作秤桿秤砣：使用10g的鉤碼或10g的物體來(lái)做秤砣托盤(pán)：我們可以使用不易破損的物體制成，如剪去一半的塑料瓶，或是輕質(zhì)小盆。標(biāo)定物：為了確定刻度，可以選擇一個(gè)100g的砝碼，或已知質(zhì)量的物體細(xì)繩：作為秤盤(pán)的牽引線，制作提鈕，為了提起提鈕時(shí)減小提鈕對(duì)手部的壓強(qiáng)，制作提鈕的繩子用較粗的繩子制成，增大繩子和手部的接觸面積，減小手部受到的壓強(qiáng)材料的選擇

一根長(zhǎng)度約為40

cm的木制筷子一個(gè)小盆若干鉤碼細(xì)線若干刻度尺記號(hào)筆2.提紐和秤盤(pán)的位置如何確定?

在筷子的一端刻一個(gè)槽A，在距離槽A稍近處再刻一個(gè)槽B。把小盆掛在槽A處作為秤盤(pán)，在槽B處系一根細(xì)線作為提紐。秤桿秤盤(pán)提紐秤桿秤盤(pán)提紐F2F1秤砣支點(diǎn)l2l1衡權(quán)重3.如何確定桿秤的零刻度位置及各刻度線?（1）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桿秤的零刻度3.如何確定桿秤的零刻度位置及各刻度線?（2）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

比一比誰(shuí)制作的桿秤稱(chēng)量最準(zhǔn)確。想一想，怎樣提高稱(chēng)量的精度?

如何增大桿秤的量程？

試試看。

用制作好的桿秤稱(chēng)量一些物體的質(zhì)量，再與用天平稱(chēng)量的結(jié)果進(jìn)行比較。展示交流（1）使用質(zhì)量較小的秤砣：秤砣的質(zhì)量對(duì)桿秤的精度有直接影響。秤砣的質(zhì)量越小，桿秤的精度越高（2）增大提鈕到秤盤(pán)懸掛點(diǎn)之間的距離：秤盤(pán)懸掛點(diǎn)和提鈕間的距離越大，物體重力和其力臂的乘積越大，刻度線間距越大，測(cè)量精度越高；……

1.提高桿秤稱(chēng)量精度的方法注意：因?yàn)闂U秤長(zhǎng)度有限，移動(dòng)提鈕后精度增加的同時(shí)測(cè)量范圍會(huì)變小。（1）增加秤砣重量：通過(guò)增加秤砣的重量，同樣的桿秤可以稱(chēng)量更大質(zhì)量的物體，即擴(kuò)大稱(chēng)重范圍；（2）減小提鈕到秤盤(pán)懸掛點(diǎn)之間的距離：減小支點(diǎn)到秤盤(pán)懸掛點(diǎn)的距離，重物的力臂減小，相同的秤砣就能提起更重的物體，可以增大桿秤的量程；（3）增加秤桿長(zhǎng)度：通過(guò)增加秤桿的長(zhǎng)度，可以增加動(dòng)力臂長(zhǎng)度，進(jìn)而擴(kuò)大稱(chēng)重范圍。2.增大桿秤的量程的方法注意：更改砝碼、更改提鈕位置、更改桿秤長(zhǎng)度后，都需要重新確定定盤(pán)星的位置。用桿秤稱(chēng)物體質(zhì)量，如果秤砣發(fā)生缺損，若不考慮其它因素，則結(jié)果是()A.稱(chēng)出的質(zhì)量仍等于物體真實(shí)質(zhì)量

B.稱(chēng)出的質(zhì)量一定大于物體真實(shí)質(zhì)量C.稱(chēng)出的質(zhì)量一定小于物體真實(shí)質(zhì)量

D.以上三種情況都有可能B經(jīng)典例題答案：B解析：秤砣發(fā)生缺損，質(zhì)量變小，平衡同樣重量的物體時(shí)，力臂變大，從而使讀數(shù)比原正確值大，即稱(chēng)出的質(zhì)量一定大于物體真實(shí)質(zhì)量。故ACD不符合題意，B符合題意。故選B。小明自制的桿秤如圖所示，O為桿秤提紐，不掛重物和秤砣時(shí)，手提提紐桿秤可水平平衡。用它稱(chēng)魚(yú)，已知秤砣質(zhì)量

，

，當(dāng)

時(shí)，桿秤水平平衡，則魚(yú)的質(zhì)量為_(kāi)_______kg，魚(yú)的重力是_______N（g取10N/kg）。1經(jīng)典例題10答案1；10制作簡(jiǎn)易桿秤項(xiàng)目提出制作一個(gè)簡(jiǎn)易桿秤展示交流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.檢驗(yàn)桿秤；2.測(cè)量物體質(zhì)量；3.提高精度，增大量程等。項(xiàng)目分析項(xiàng)目實(shí)施1.設(shè)計(jì)桿秤，確定制作的材料；2.組裝桿秤；3.確定零刻度線、量程和分度值。課堂練習(xí)1.如圖所示，桿秤是我國(guó)發(fā)明的人類(lèi)最早的衡器，是我國(guó)勞動(dòng)人民智慧的結(jié)晶.小麗在課堂上了解桿秤后，在家里找到一桿除了秤砣生銹變重外，其他均完好的桿秤.用這桿秤測(cè)得的物體質(zhì)量與秤砣生銹變重前測(cè)得的物體質(zhì)量相比()A.偏小

B.不變

C.偏大

D.無(wú)法判斷A1.答案：A解析：桿秤使用時(shí)相當(dāng)于杠桿，提紐處為支點(diǎn)，將被稱(chēng)量物體放入秤盤(pán)中，秤盤(pán)對(duì)桿秤的拉力可看作動(dòng)力，大小等于秤盤(pán)和被稱(chēng)量物體的重力之和，秤砣對(duì)桿秤的拉力為阻力，大小等于秤砣的重力.秤砣生銹變重，阻力變大，由杠桿的平衡條件

可知，動(dòng)力和動(dòng)力臂的乘和不變時(shí)，若阻力變大，則阻力臂變小，即秤桿標(biāo)識(shí)出的物體的質(zhì)量變小，因此用這桿秤測(cè)得的物體質(zhì)量與秤砣生銹變重前測(cè)得的物體質(zhì)量相比偏小，故A符合題意.BC4.如圖所示，桿秤