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(共26张PPT)
第2节 跨学科实践：制作简易杆秤
第十二章 简单机械
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一、项目提出
杆秤是中国最古老也是现今人们仍然在使用的称量工具，它是根据杠杆原理制造出来的，方便了人们买卖，映射出中国古代劳动人民的聪明才智，具有悠久的历史特征。学习了杠杆平衡条件的知识，你也能制作一个简易杆秤。
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方法点拨
将杆秤抽象为杠杆。这种将具体事物抽象为物理模型的方法称之为模型法。
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二、项目分析
(1) 杆秤结构(如图1)：杆秤是由带有秤星的秤杆、秤砣(砝码)、秤盘(秤钩)和提纽等组成的。
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深度思考 杆秤水平平衡时哪些地方对应的是杠杆的支点、动力、动力臂、阻力及阻力臂？
深度理解
如图1，若2 号提纽为支点，秤砣提绳对秤杆的拉力F1为动力，则2 号提纽到秤砣提绳的距离l1为动力臂，秤钩对秤杆的拉力F2 为阻力，从2 号提纽到秤钩的距离l2 为阻力臂。
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(2)工作原理：杠杆平衡条件。
杆秤是一种杠杆，是杠杆平衡条件在生活中的应用。称量时将被称物体放在秤盘中，移动系秤砣的挂绳使秤杆水平平衡。根据平衡时挂绳所对应的秤杆上的星点，即可读出被称物体的质量。我们自制的简易杆秤也是根据此原理制作。
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[中考·乐山] 从物理学角度来看，______(填“省力”或“费力”)杠杆因动力臂比阻力臂长，可以实现“四两拨千斤”。我国传统衡
器“杆秤”是一种杠杆，要使
如图2 所示的秤杆在水平方向平
衡，应将秤砣往______端移动。
例 1
省力
右
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解析：称量时，若秤杆右端向上翘起，说明右边的力和力臂的乘积小于左边的力和力臂的乘积，而左边的力和力臂、右边的力一定，根据杠杆平衡条件可知，应该增大右边的力臂，即应将秤砣向右端移动。
点素养：本题通过一个简单的实例考查了杠杆的分类及
杆秤平衡的原理，体现了物理在生活中的应用。
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1. 杆秤是中国古代的传统衡器，使用时可视为一个杠杆，把物品放入秤盘中，将秤砣拨至合适的位置使杆秤水平静止后，对应的刻度值即为物品的质量，如图所示。
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下列各图能正确表示其工作原理的是(忽略秤杆自重)( )
C
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三、项目实施
(1)选材料：如图3 所示，秤杆选用一根长度约为40 cm 的木制筷子(或细木杆)、秤盘选用一个小纸杯、秤砣选用一个20 g 钩码、被称物体选用
一个100 g 砝码、其他辅助工
具选用细绳、记号笔和刻度
尺等。
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(2)制作步骤
①做秤杆：选取一根筷子，在筷子的左端刻一个槽A，在距离槽A 稍近处再刻一个槽B。
②挂秤盘：取一个小纸杯，剪去上部四分之三，在纸杯四周系上细绳，固定在秤杆的槽A 处作为秤盘。
③系提纽：在秤杆的槽B 处系一根细绳作为提纽。
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④定盘星：将2 0 g 的钩码系上细绳制成秤砣，挂到提纽的右边，手提提纽，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，用记号笔在秤砣所挂的位置标上“0”，此位置为秤的定盘星。
⑤定刻度线：在秤盘中放上100 g 砝码，手提提纽，并调节秤砣的位置使秤杆水平平衡，此时，标记秤砣细绳在秤杆上的位置，并标记为100 g 。在定盘星0 到100 g 位置之间均匀地画上49 条刻度线，每一格表示2 g 。
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特别提醒
同学们由于在制作的过程中往往忽略了杠杆自重对杠杆平衡的影响，因此对于本部分的问题分析，会停留在分析阻力时仅考虑秤砣挂绳对秤杆的力，而未考虑秤杆自重对秤杆水平平衡的影响。
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四、展示交流
(1)成果展示：学生用自制杆秤称量一些质量未知的物品。
(2)交流评价
杆秤(图4 甲)是我国古老的测量工具，现今人们仍然在
使用，同学们动手制
作测量范围为0 ～
20 g 的杆秤(图乙)。
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深度思考 1 . 图甲中，杆秤有两个提纽，你认为使用哪一个提纽时的测量范围更大，其理由是什么？
使用提纽2时杆秤的测量范围更大；理由：结合杠杆的平衡条件，由图4甲可知，使用提纽2，将秤砣置于最远处时，l2最小而l1最大，m砣一定，此时对应的m物最大，故其测量范围更大。
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2. 图乙中秤杆上标“0”刻度线的目的是什么？悬挂的秤盘质量不同时，会不会影响“0”刻度线的位置？
秤杆自身的重心不是位于B点，所以秤杆上需要标“0”刻度线，即秤砣在“0”点时与杆秤自重平衡；根据杠杆平衡原理，悬挂的秤盘质量不同时，会影响“0”刻度线的位置。
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3 . 定刻度线时，小科和小思采用不同的方法：你认为按照谁的方法去做更合理，原因是什么？
小科：先在秤盘上放1 g 的物体，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上1；然后在秤盘上放2 g 的物体……按上述方法直至标出所有刻度线；
小思：在秤盘上放2 0 g 砝码，移动秤砣，使秤杆在水平位置处于平衡状态，在秤砣所挂的位置标上2 0，将0 和20 之间均分为2 0 等份，依次标上相应刻度线对应的示数。
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小思；根据杠杆平衡条件可知，所称物体的质量与秤砣挂线处到提纽处的距离成正比，故杆秤的刻度线是均匀分布的，定刻度线时，小科的方法比较麻烦，而小思的方法比较简单，更合理。
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4. 若秤砣上粘上了一块橡皮泥，那么使用该杆秤，测量结果将怎样变化，原因是什么？
偏小；原因：秤砣上粘上了一块橡皮泥，秤砣的质量增大，即F1 增大，根据杠杆平衡条件可知，在F2l2不变时若F1增大，则l1 变小，即测量值偏小。
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[中考·重庆]同学们模仿中药房的戥秤制作杆秤，用筷
子做秤杆，用钩码做秤砣，用细线将秤盘系在A 点。当不挂秤砣、秤盘不放物体时，在O点提起提纽，秤杆水平平衡；当秤盘放100 g
物体、秤砣移到B 点时，秤杆
再次水平平衡，如图5 所示。
例2
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在O到B 两条刻度线之间均匀地画上49 条刻度线。下列说法正确的是( )
A. 自制杆秤的每一格约表示2.08 g
B. 称中药时B 端翘起应减少中药恢复水平平衡
C. 如果秤砣磨损则测量结果会比真实质量偏小
D. 若将提纽移到O点右侧可以增大杆秤的测量范围
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解题秘方：根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2 分析，秤杆水平平衡时，秤砣所在的位置对应的示数即物体的质量。
解析：从O 到B 点共5 0 个小格每一小格表示的质量为m0= =2 g，故A 错误；称中药时B 端翘起，秤杆不能水平平衡，说明中药的质量大于秤砣指示的示数，应减少中药使秤杆恢复水平平衡，故B 正确；
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根据G=mg 和杠杆平衡条件可得m物g×OA=m砣g×OB，秤砣磨损了，OB 变大，则测量结果将偏大，故C 错误；若将提纽移到O 点右侧，测量物体的质量时，左边力臂变大，右边力臂变小，秤砣不变，则其测量范围变小，故D 错误。
答案：B
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2.[衡水桃城区期末]杆秤是我国古代劳动人民智慧的结晶，是历史悠久的称重器具之一。如图是杆秤的结构示意图，秤盘上不放重物时，提起提纽，秤砣移至D处秤杆恰好可以水平平衡。
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关于杆秤下列说法正确的是( )
A. 秤杆上的零刻度线就在提纽O处
B. 被称物体质量一定大于秤砣质量
C. 被称物体质量越大，秤砣离提纽越远
D. 若秤砣磕掉一块，被称物体的称量值比真实值小
C

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