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(共26張PPT)
第2節 跨學科實踐：制作簡易桿秤
第十二章 簡單機械
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一、項目提出
桿秤是中國最古老也是現今人們仍然在使用的稱量工具，它是根據杠桿原理制造出來的，方便了人們買賣，映射出中國古代勞動人民的聰明才智，具有悠久的歷史特征。學習了杠桿平衡條件的知識，你也能制作一個簡易桿秤。
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方法點撥
將桿秤抽象為杠桿。這種將具體事物抽象為物理模型的方法稱之為模型法。
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二、項目分析
(1) 桿秤結構(如圖1)：桿秤是由帶有秤星的秤桿、秤砣(砝碼)、秤盤(秤鉤)和提紐等組成的。
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深度思考 桿秤水平平衡時哪些地方對應的是杠桿的支點、動力、動力臂、阻力及阻力臂？
深度理解
如圖1，若2 號提紐為支點，秤砣提繩對秤桿的拉力F1為動力，則2 號提紐到秤砣提繩的距離l1為動力臂，秤鉤對秤桿的拉力F2 為阻力，從2 號提紐到秤鉤的距離l2 為阻力臂。
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(2)工作原理：杠桿平衡條件。
桿秤是一種杠桿，是杠桿平衡條件在生活中的應用。稱量時將被稱物體放在秤盤中，移動系秤砣的掛繩使秤桿水平平衡。根據平衡時掛繩所對應的秤桿上的星點，即可讀出被稱物體的質量。我們自制的簡易桿秤也是根據此原理制作。
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[中考·樂山] 從物理學角度來看，______(填“省力”或“費力”)杠桿因動力臂比阻力臂長，可以實現“四兩撥千斤”。我國傳統衡
器“桿秤”是一種杠桿，要使
如圖2 所示的秤桿在水平方向平
衡，應將秤砣往______端移動。
例 1
省力
右
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解析：稱量時，若秤桿右端向上翹起，說明右邊的力和力臂的乘積小于左邊的力和力臂的乘積，而左邊的力和力臂、右邊的力一定，根據杠桿平衡條件可知，應該增大右邊的力臂，即應將秤砣向右端移動。
點素養：本題通過一個簡單的實例考查了杠桿的分類及
桿秤平衡的原理，體現了物理在生活中的應用。
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1. 桿秤是中國古代的傳統衡器，使用時可視為一個杠桿，把物品放入秤盤中，將秤砣撥至合適的位置使桿秤水平靜止后，對應的刻度值即為物品的質量，如圖所示。
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下列各圖能正確表示其工作原理的是(忽略秤桿自重)( )
C
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三、項目實施
(1)選材料：如圖3 所示，秤桿選用一根長度約為40 cm 的木制筷子(或細木桿)、秤盤選用一個小紙杯、秤砣選用一個20 g 鉤碼、被稱物體選用
一個100 g 砝碼、其他輔助工
具選用細繩、記號筆和刻度
尺等。
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(2)制作步驟
①做秤桿：選取一根筷子，在筷子的左端刻一個槽A，在距離槽A 稍近處再刻一個槽B。
②掛秤盤：取一個小紙杯，剪去上部四分之三，在紙杯四周系上細繩，固定在秤桿的槽A 處作為秤盤。
③系提紐：在秤桿的槽B 處系一根細繩作為提紐。
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④定盤星：將2 0 g 的鉤碼系上細繩制成秤砣，掛到提紐的右邊，手提提紐，移動秤砣，使秤桿在水平位置處于平衡狀態，用記號筆在秤砣所掛的位置標上“0”，此位置為秤的定盤星。
⑤定刻度線：在秤盤中放上100 g 砝碼，手提提紐，并調節秤砣的位置使秤桿水平平衡，此時，標記秤砣細繩在秤桿上的位置，并標記為100 g 。在定盤星0 到100 g 位置之間均勻地畫上49 條刻度線，每一格表示2 g 。
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特別提醒
同學們由于在制作的過程中往往忽略了杠桿自重對杠桿平衡的影響，因此對于本部分的問題分析，會停留在分析阻力時僅考慮秤砣掛繩對秤桿的力，而未考慮秤桿自重對秤桿水平平衡的影響。
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四、展示交流
(1)成果展示：學生用自制桿秤稱量一些質量未知的物品。
(2)交流評價
桿秤(圖4 甲)是我國古老的測量工具，現今人們仍然在
使用，同學們動手制
作測量范圍為0 ～
20 g 的桿秤(圖乙)。
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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，此時對應的m物最大，故其測量范圍更大。
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2. 圖乙中秤桿上標“0”刻度線的目的是什么？懸掛的秤盤質量不同時，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；根據杠桿平衡原理，懸掛的秤盤質量不同時，會影響“0”刻度線的位置。
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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1 g 的物體，移動秤砣，使秤桿在水平位置處于平衡狀態，在秤砣所掛的位置標上1；然后在秤盤上放2 g 的物體……按上述方法直至標出所有刻度線；
小思：在秤盤上放2 0 g 砝碼，移動秤砣，使秤桿在水平位置處于平衡狀態，在秤砣所掛的位置標上2 0，將0 和20 之間均分為2 0 等份，依次標上相應刻度線對應的示數。
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小思；根據杠桿平衡條件可知，所稱物體的質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。
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4. 若秤砣上粘上了一塊橡皮泥，那么使用該桿秤，測量結果將怎樣變化，原因是什么？
偏小；原因：秤砣上粘上了一塊橡皮泥，秤砣的質量增大，即F1 增大，根據杠桿平衡條件可知，在F2l2不變時若F1增大，則l1 變小，即測量值偏小。
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[中考·重慶]同學們模仿中藥房的戥秤制作桿秤，用筷
子做秤桿，用鉤碼做秤砣，用細線將秤盤系在A 點。當不掛秤砣、秤盤不放物體時，在O點提起提紐，秤桿水平平衡；當秤盤放100 g
物體、秤砣移到B 點時，秤桿
再次水平平衡，如圖5 所示。
例2
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在O到B 兩條刻度線之間均勻地畫上49 條刻度線。下列說法正確的是( )
A. 自制桿秤的每一格約表示2.08 g
B. 稱中藥時B 端翹起應減少中藥恢復水平平衡
C. 如果秤砣磨損則測量結果會比真實質量偏小
D. 若將提紐移到O點右側可以增大桿秤的測量范圍
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解題秘方：根據杠桿平衡條件F1l1=F2l2 分析，秤桿水平平衡時，秤砣所在的位置對應的示數即物體的質量。
解析：從O 到B 點共5 0 個小格每一小格表示的質量為m0= =2 g，故A 錯誤；稱中藥時B 端翹起，秤桿不能水平平衡，說明中藥的質量大于秤砣指示的示數，應減少中藥使秤桿恢復水平平衡，故B 正確；
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根據G=mg 和杠桿平衡條件可得m物g×OA=m砣g×OB，秤砣磨損了，OB 變大，則測量結果將偏大，故C 錯誤；若將提紐移到O 點右側，測量物體的質量時，左邊力臂變大，右邊力臂變小，秤砣不變，則其測量范圍變小，故D 錯誤。
答案：B
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2.[衡水桃城區期末]桿秤是我國古代勞動人民智慧的結晶，是歷史悠久的稱重器具之一。如圖是桿秤的結構示意圖，秤盤上不放重物時，提起提紐，秤砣移至D處秤桿恰好可以水平平衡。
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關于桿秤下列說法正確的是( )
A. 秤桿上的零刻度線就在提紐O處
B. 被稱物體質量一定大于秤砣質量
C. 被稱物體質量越大，秤砣離提紐越遠
D. 若秤砣磕掉一塊，被稱物體的稱量值比真實值小
C

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