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(共22張PPT)
八年級下冊第十二章第2節
跨學科實踐：制作簡易桿秤
簡
單
機
械
目標展示
跨學科實踐：制作簡易桿秤
物理觀念：了解桿秤的結構，知道桿秤的測量原理，會用桿秤稱量物體的質量
科學思維：通過簡易桿秤的設計與制作實踐活動，了解從天平到桿秤的思維演變過程，發展科學思維。
科學探究：經歷設計和制作簡易桿秤的實踐過程，發展創新能力、動手實踐能力、交流合作能力以及發現問題并自主解決問題的能力。
科學態度與責任：通過對我國古代桿秤文化的了解，體會我國古代科技對人類文明發展的促進作用，增強文化自信。
項目提出
天平可以稱量物體的質量。天平是等臂杠桿，物體的質量多大就要用相同質量的砝碼，所以砝碼質量的大小限制了稱量物體質量的大小。
根據杠桿的平衡條件，可以通過增大砝碼一側力臂的長度和減小物體一側力臂長度的方法，使小質量的砝碼與質量較大的物體平衡，這就是桿秤的原理。
項目提出
“秤砣雖小壓千斤”，我們的祖先很早就用桿秤解決了這樣的問題。學習了杠桿平衡條件的知識，你也能制作一個簡易桿秤。
項目分析
桿秤的構造
提紐
秤盤
秤砣
秤桿
桿秤由帶有秤星的秤桿、秤砣（砝碼）、秤盤、提紐等組成。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，根據掛繩所處的位置就可以讀出被稱物體的質量。
項目分析
要制作桿秤，我們需要考慮幾個關鍵問題。例如，
應該選擇什么材料？用什么做秤桿、秤盤？用什么做秤砣？還需要哪些材料和工具？
提紐和秤盤的位置如何確定？
如何確定桿秤的零刻度線位置及各刻度線？
較硬、輕質的直桿，如硬木桿或竹竿。
掛上秤盤、秤砣后，能使秤桿平衡的位置即零刻度（定盤星）可稱量已知質量的物品標注各刻度線。
根據設計的量程、秤砣的質量以及杠桿平衡條件。
項目分析
桿秤的原理
桿秤的制作基于杠桿原理：動力×動力臂=阻力×阻力臂，F1l1＝F2l2。
推導桿秤的原理（忽略秤桿和秤盤的重力）：
項目分析
桿秤的刻度原理
O
C
A
B
如左圖，O為支點，C為秤盤，A為定盤星（0刻度線位置），B為秤桿和秤盤的整體重心位置。當桿秤空盤水平平衡時：
D
B
O
如右圖，當秤盤裝一重物，秤砣移到D處，秤桿水平平衡時：
項目分析
桿秤的刻度原理
O
C
A
B
D
B
O
A
項目實施
材料準備
秤盤：塑料盤或紙盤
秤盤：長約40cm的木筷
質量標準：100g的砝碼
還需要其他輔助工具
秤砣：20g的鉤碼或其他物體
項目實施
制作步驟：下圖是某同學制作的桿秤，下面是他的制作過程，供參考。
1.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.用細線系一個20g的鉤碼，作為秤砣。調節秤砣的位置使秤桿平衡，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。
項目實施
制作步驟：下圖是某同學制作的桿秤，下面是他的制作過程，供參考。
3.在秤盤中放100g砝碼，手提提紐，并調節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。
展示交流
用制作好的桿秤稱量一些物體的質量，再與用天平稱量的結果進行比較。比一比誰制作的桿秤稱量最準確。
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量，制作一個可以稱量更大質量的桿秤嗎？試試看。
展示交流
提高桿秤稱量精確度的方法
提高桿秤稱量精確度，指在測量的質量不變時，應使刻度間的距離大些，即力臂l1變大。如圖所示，由杠桿的平衡條件F1l1＝F2l2可知：當F2、l2不變時，使用重力較小的秤砣，可以使l1增大。當F1、F2不變時，增大提鈕到秤盤之間的距離l2，也可以使l1增大。
提高桿秤稱量精確度的方法有：
①使用重力較小的秤砣；
②增大提鈕到秤盤之間的距離。
注意：因桿秤長度有限，移動提鈕后，在精度增加的同時測量范圍會變小。
展示交流
增大桿秤量程的方法
增大桿秤的量程，指桿秤能夠稱量質量更大的物體，即F2最大。如圖所示，由杠桿的平衡條件F1l1＝F2l2可知：
當l2、l1不變時，使用重力較大的秤砣，可以使F2增大。
當F1、l1不變時，減小提鈕到秤盤之間的距離l2，也可以使F2增大。
增大桿秤量程的方法：
增加秤砣的重力；
減小提鈕到秤盤之間的距離；
增加秤桿長度。
注意：更改砝碼、更改提鈕位置、更改桿秤長度后，都需要重新確定定盤星的位置。
課堂小結
跨學科實踐：制作簡易桿秤
項目提出：制作一個簡易桿秤
項目分析：
①應該選擇什么材料？
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？
項目實施：
①制作秤桿；
②制作秤盤；
③裝提紐和秤砣。
④標記零刻度線（定盤星的位置）及其他刻度線。
展示交流：
①檢驗桿秤；
②測量物體質量；
③提高精度，增大量程等。
達標檢測
1.我國古代《墨經》最早記述了秤的杠桿原理，如圖所示，“權”“重”對應物理學中的力，“標”“本”對應物理學中的________；當“重”增大時，應把“權”向______（選填“A”或“O”）移動，才能平衡；若將提紐O向B端移動一些，桿秤測量范圍變______（選填“大”或“小”）。
力臂
A
大
達標檢測
2.我國民俗活動豐富多彩，在立夏時節，有的地方會給孩子稱體重，俗稱“立夏秤人”。如圖所示，小孩和籃子的總質量為10kg，使桿秤處于水平平衡狀態（忽略繩重和桿重），此時 OA＝3cm，OB＝10cm（g取10N/kg）。
（1）請你寫出一個增大桿秤最大稱量值的有效措施。
（2）該秤砣的質量是多少？
（3）若所稱小孩和籃子的總質量為18kg，當桿秤水平平衡后，O點到B點的距離是多少？
備用資源
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