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第十二章 简单机械
第2节 跨学科实践：制作简易杆秤
杆秤是我国测量质量的传统工具，它以带有星点标识的木杆或金属杆为主体，并配有秤砣、砣绳和秤盘。
杆秤是怎么称出物体的质量的呢 让我们通过制作一把简易杆秤 来探究其中的原理吧。
1.深入理解杠杆的支点、动力、阻力以及动力臂和阻力臂等基本概念；
3.通过制作杆秤，培养设计方案、动手操作及与他人合作的能力。
2.利用杠杆平衡条件初步学习如何制作杆秤；
杆秤由带秤星的秤杆、秤砣（砝码）、秤盘、提纽等组成。
秤杆
秤砣
秤盘
提纽
使用：称量时将被称物体放在秤盘中，移动系秤砣的挂绳使秤杆平衡，根据挂绳所处的位置就可以读出被称物体的质量。
项目分析
原理：如图，秤杆相当于杠杆，提纽 B 相当于其支点，杆秤的重力为 G秤(包括秤杆、秤盘的重力，不包括秤砣的重力)，重心在 D 点。
秤杆在水平位置平衡时，由杠杆的平衡条件可得
G物lAB+G秤lBD=G砣lBC，
即m物lAB+m秤lBD=m砣lBC。若不计杆秤的重力，则有
m物lAB=m砣lBC。
制作：要制作杆秤，我们应该选择什么材料？提纽和秤盘的位置如何确定？如何确定杆秤的零刻度位置及刻度线？
秤杆
秤砣
秤盘
提纽
请你发挥自己的聪明才智，认真思考前面提出的问题，并利用身边常见的材料，制订具体的制作方案。
材料：一根长度约为 40 cm 的木制筷子，一个小盆，一个 20 g 钩码，一个 100 g 砝码，细线若干，一把刻度尺，一支记号笔等。
项目实施
1. 确定提纽位置：在筷子的一端刻一个槽 A，在距离槽 A 稍近处再刻一个槽 B。把小盆挂在槽 A 处作为秤盘，在槽 B 处系一根细线作为提纽。
2. 确定定盘星位置：用细线系一个 20 g 的钩码，作为秤砣。调节秤砣的位置使杆秤平衡，这时细线在秤杆上的位置为秤的定盘星 O，用记号笔标记此位置，如图。
制作过程
3. 确定刻度线：在秤盘中放 100 g 砝码，手提提纽，并调节秤砣的位置使秤杆平衡。此时，标记秤砣细线在秤杆上的位置 C，并记为 100 g。在定盘星 O 到 C 之间均匀地画上 49 条刻度线，每一格就表示 2 g，如图。
用制作好的杆秤称量一些物体的质量，再与用天平称量的结果进行比较。比一比谁制作的杆秤称量更准确。
某同学制作的杆秤
展示交流
减小秤砣的质量；适当增加 AB 的距离等。
想一想，怎样提高称量的精度？
你能改变提纽的位置和秤砣的质量，制作一个可以称量更大质量的杆秤吗？
增大秤砣的质量；适当减小 AB 的距离等。
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。
深度思考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。
深度思考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。
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。
深度思考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。
制作简易杆秤
项目提出
制作一个简易杆秤
展示交流
1.应该选择什么材料
2.提纽和秤盘的位置如何确定
3.如何确定杆秤的零刻度位置及各刻度线
1.检验杆秤；
2.测量物体质量；
3.提高精度，增大量程等。
项目分析
项目实施
1.设计杆秤，确定制作的材料；
2.组装杆秤；
3.确定零刻度线、量程和分度值。
1. 制作完毕后，小明小组若要增大杆秤的称量范围，下列操作可行的是 ( )
A. 将C点向左移 B. 将O点向右移
C. 增大秤盘的质量 D. 增大秤砣的质量
2. 使用杆秤的过程中，小组的同学不慎将秤砣弄缺损了，则杆秤所测的质量值_____(选填“大于”“小于”或“等于”)被测物体的真实质量值。
D
大于
3. 小明小组通过寻找生活中的杆秤发现，实际的杆秤有两个提纽(分别固定于B、C两点)，如图所示。已知AC＝3AB，BD∶CD＝10∶9。利用提纽1时，D处刻度值为5 kg，则利用提纽2时，D处对应的刻度值为____kg (秤杆、秤钩和提纽的质量均忽略不计)。由此可知，杆秤使用提纽___时量程更大，使用提纽___时更精确。
1. 5
1
2
4. 如图所示，另一小组利用一个质量为1 kg的秤砣，一根总长度为1 m粗细均匀、质量均匀分布的金属细管AB，一只金属框，制成了一个杆秤，移动悬吊点至O点时，杠杆恰好在水平位置平衡(此时未挂秤砣)，测得OB为4 cm，称重时(根据物重大小秤砣可在OA之间移动至重新平衡)为了从杆秤上准确读出重物的质量，从O点开始，沿OA每隔1 cm标出对应的质量刻度，则该杆秤的分度值为______kg。悬挂的秤盘质量
不同___(选填“会”或“不会”)
影响“0”刻度的位置。
0. 25
会

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