第十二章

簡單機械第2節(jié)

跨學(xué)科實踐：制作簡易桿秤

桿秤是我國測量質(zhì)量的傳統(tǒng)工具，它以帶有星點標識的木桿或金屬桿為主體，并配有秤砣、砣繩和秤盤。

桿秤是怎么稱出物體的質(zhì)量的呢?讓我們通過制作一把簡易桿秤

來探究其中的原理吧。1.深入理解杠桿的支點、動力、阻力以及動力臂和阻力臂等基本概念；3.通過制作桿秤，培養(yǎng)設(shè)計方案、動手操作及與他人合作的能力。2.利用杠桿平衡條件初步學(xué)習(xí)如何制作桿秤；桿秤由帶秤星的秤桿、秤砣（砝碼）、秤盤、提紐等組成。秤桿秤砣秤盤提紐使用：稱量時將被稱物體放在秤盤中，移動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物體的質(zhì)量。項目分析原理：如圖，秤桿相當于杠桿，提紐B

相當于其支點，桿秤的重力為G秤(包括秤桿、秤盤的重力，不包括秤砣的重力)，重心在D

點。秤桿在水平位置平衡時，由杠桿的平衡條件可得

G物lAB+G秤lBD=G砣lBC，即m物lAB+m秤lBD=m砣lBC。若不計桿秤的重力，則有m物lAB=m砣lBC。制作：要制作桿秤，我們應(yīng)該選擇什么材料？提紐和秤盤的位置如何確定？如何確定桿秤的零刻度位置及刻度線？秤桿秤砣秤盤提紐請你發(fā)揮自己的聰明才智，認真思考前面提出的問題，并利用身邊常見的材料，制訂具體的制作方案。材料：一根長度約為40cm的木制筷子，一個小盆，一個20g鉤碼，一個100g砝碼，細線若干，一把刻度尺，一支記號筆等。項目實施1.確定提紐位置：在筷子的一端刻一個槽A，在距離槽A

稍近處再刻一個槽B。把小盆掛在槽A

處作為秤盤，在槽B

處系一根細線作為提紐。2.確定定盤星位置：用細線系一個20g的鉤碼，作為秤砣。調(diào)節(jié)秤砣的位置使桿秤平衡，這時細線在秤桿上的位置為秤的定盤星O，用記號筆標記此位置，如圖。制作過程3.確定刻度線：在秤盤中放100g砝碼，手提提紐，并調(diào)節(jié)秤砣的位置使秤桿平衡。此時，標記秤砣細線在秤桿上的位置C，并記為100g。在定盤星O

到C

之間均勻地畫上49條刻度線，每一格就表示2g，如圖。用制作好的桿秤稱量一些物體的質(zhì)量，再與用天平稱量的結(jié)果進行比較。比一比誰制作的桿秤稱量更準確。某同學(xué)制作的桿秤展示交流減小秤砣的質(zhì)量；適當增加AB

的距離等。想一想，怎樣提高稱量的精度？

你能改變提紐的位置和秤砣的質(zhì)量，制作一個可以稱量更大質(zhì)量的桿秤嗎？增大秤砣的質(zhì)量；適當減小AB

的距離等。深度思考1.圖甲中，桿秤有兩個提紐，你認為使用哪一個提紐時的測量范圍更大，其理由是什么？使用提紐2時桿秤的測量范圍更大；理由：結(jié)合杠桿的平衡條件，由圖4甲可知，使用提紐2，將秤砣置于最遠處時，l2最小而l1最大，m砣一定，此時對應(yīng)的m物最大，故其測量范圍更大。

深度思考2.圖乙中秤桿上標“0”刻度線的目的是什么？懸掛的秤盤質(zhì)量不同時，會不會影響“0”刻度線的位置？秤桿自身的重心不是位于B點，所以秤桿上需要標“0”刻度線，即秤砣在“0”點時與桿秤自重平衡；根據(jù)杠桿平衡原理，懸掛的秤盤質(zhì)量不同時，會影響“0”刻度線的位置。

深度思考3.定刻度線時，小科和小思采用不同的方法：你認為按照誰的方法去做更合理，原因是什么？小科：先在秤盤上放1g的物體，移動秤砣，使秤桿在水平位置處于平衡狀態(tài)，在秤砣所掛的位置標上1；然后在秤盤上放2g的物體……按上述方法直至標出所有刻度線；小思：在秤盤上放20g砝碼，移動秤砣，使秤桿在水平位置處于平衡狀態(tài)，在秤砣所掛的位置標上20，將0和20之間均分為20等份，依次標上相應(yīng)刻度線對應(yīng)的示數(shù)。小思；根據(jù)杠桿平衡條件可知，所稱物體的質(zhì)量與秤砣掛線處到提紐處的距離成正比，故桿秤的刻度線是均勻分布的，定刻度線時，小科的方法比較麻煩，而小思的方法比較簡單，更合理。

深度思考4.若秤砣上粘上了一塊橡皮泥，那么使用該桿秤，測量結(jié)果將怎樣變化，原因是什么？偏??；原因：秤砣上粘上了一塊橡皮泥，秤砣的質(zhì)量增大，即F1

增大，根據(jù)杠桿平衡條件可知，在F2l2不變時若F1增大，則l1

變小，即測量值偏小。制作簡易桿秤項目提出制作一個簡易桿秤展示交流1.應(yīng)該選擇什么材料?2.提紐和秤盤的位置如何確定?3.如何確定桿秤的零刻度位置及各刻度線?1.檢驗桿秤；2.測量物體質(zhì)量；3.提高精度，增大量程等。項目分析項目實施1.設(shè)計桿秤，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。1.制作完畢后，小明小組若要增大桿秤的稱量范圍，下列操作可行的是()A.將C點向左移B.將O點向右移C.增大秤盤的質(zhì)量D.增大秤砣的質(zhì)量2.使用桿秤的過程中，小組的同學(xué)不慎將秤砣弄缺損了，則桿秤所測的質(zhì)量值_____(選填“大于”“小于”或“等于”)被測物體的真實質(zhì)量值。D大于3.小明小組通過尋找生活中的桿秤發(fā)現(xiàn)，實際的桿秤有兩個提紐(分別固定于B、C兩點)，如圖所示。已知AC＝3AB，BD∶CD＝10∶9。利用提紐1時，D處刻度值為5kg，則利用提紐2時，D處對應(yīng)的刻度值為____kg(秤桿、秤鉤和提紐的質(zhì)量均忽略不計)。由此可知，桿秤使用提紐___時量程更大，使用提紐___時更精確。1.5124.如圖所示，另一小組利用一個質(zhì)量為1kg的秤砣，一根總長度為1m粗細均勻、質(zhì)量均勻分布的金屬細管AB，一只金屬框，制成了一個桿秤，移動懸吊點至O點時，杠桿恰好在水平位置平衡(此時未掛秤砣)，測得OB為4cm，稱重時(根據(jù)物重大