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人教版八年级物理（2024）下册 第十二章 简单机械
第2节 跨学科实践：制作简易杆秤（教学设计）
【课题】第2节 跨学科实践：制作简易杆秤
【学习目标】
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。
2.通过制作杆秤，加深对杠杆平衡条件的理解。
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。
【学习重点】
通过制作杆秤，加深对杠杆的认识和对杠杆平衡条件的理解。
【学习难点】
动手制作简易杆秤。通过制作杆秤，培养设计方案、动手操作的能力。
【实验器材】
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（制作简易杆秤）。
【新课导入】
天平可以称量物体的质量。不知道你想过没有，要使用天平测量质量较大的物体（比如100 kg的物体），是不是很不方便
很不方便。
物体的质量远远超出天平的最大称量（测量范围），需要将物体分开进行多次测量。
【板书课题】 第2节 跨学科实践：制作简易杆秤
【项目提出】
“秤砣虽小压千斤”，我们的祖先很早就用杆秤解决了这样的问题。
学习了杠杆平衡条件的知识，可根据杠杆原理制作一个简易杆秤。
【项目分析】
杆秤由带有秤星的秤杆、秤砣（砝码）、秤盘、提纽等组成。
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。
杆秤称量物体质量的原理：杠杆平衡条件（杠杆原理）
秤杆是一个杠杆，提纽 B 是杠杆的支点，杆秤所受的重力为 G秤(包括秤杆、秤盘所受的重力，不包括秤砣所受的重力G砣)，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glAB+m秤glBD=m砣glBC
若不计杆秤的重力，则有 m物lAB=m砣lBC
m砣、lAB一定， lBC与m物成正比，在秤杆上标上对应lBC的m物，即可直接读取所称量物体的质量，秤杆上的刻度线是均匀的。
要制作杆秤，我们需要考虑几个关键问题。
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线位置及各刻度线？
……
【项目实施】
1.制作材料
一根长度约为 40cm 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。
2.制作过程
（1）确定提扭（支点）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. 把小盆用细线挂在槽 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。
（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.
【播放视频】简易杆秤制作过程展示
【展示交流】
1.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。
物体1 物体2 物体3 物体4
用自制杆秤测量的结果/g
用天平测量的结果/g
2.想一想，怎样提高称量的精度？
不计秤杆所受的重力，秤杆在水平位置平衡时，由杠杆的平衡条件可得，
G物lAB=G砣lBC ，即m物glAB=m砣glBC ，m物lAB=m砣lBC
m物一定，lBC越大，称量的精度越高。
lAB不变时，减小秤砣的质量m砣；m砣不变时，适当增大 AB 的距离。
注意：改变m砣、改变lAB（改变提钮位置）、改变杆秤长度后，需要重新确定定盘星O的位置。
3.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。
不计秤杆所受的重力，秤杆在水平位置平衡时，由杠杆的平衡条件可得，
G物lAB=G砣lBC 即m物glAB=m砣glBC ，m物lAB=m砣lBC
lAC一定，m物越大，杆秤能够称量的物体质量越大。
lAB不变时，增大秤砣的质量m砣；m砣不变时，适当减小 AB 的距离；lAB、m砣不变时，适当增大 AC 的距离。
注意：改变m砣、改变lAB（改变提钮位置）、改变杆秤长度后，需要重新确定定盘星O的位置。
【课堂练习】
【例题1】 我国古代《墨经》最早记述了秤的杠杆原理，如图所示，“权”“重”对应物理学中的力，“标”“本”对应物理学中的______；当“重”增大时，应把“权”向______（选填“A”或“O”）移动，才能平衡；若将提纽O向B端移动一些，杆秤测量范围变______（选填“大”或“小”）。
【答案】力臂 A 大
【解析】由图可知，“标”、“本”表示力臂。由杠杆平衡条件可知，在“权”和“本”不变时，“重”增大，“标”随着增大，即把“权”向A端适当移动。
由图可知，“标”、“本”表示力臂。由杠杆平衡条件可知，在“权”和“本”不变时，“重”增大，“标”随着增大，即把“权”向A端适当移动。
【例题2】同学们模仿中药房的戥（děng）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，如图所示。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
【答案】B
【解析】秤杆在水平位置平衡时，秤砣所在位置对应的示数即物体的质量。从O 到B 点共50 个小格每一小格表示的质量为m0= 100g/50=2 g，A说法错误；
称中药时B 端翘起，秤杆不能在水平位置平衡，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在水平位置平衡，B说法 正确；
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，C 说法错误；
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，秤砣质量不变，则杆秤的测量范围变小，D说法错误。
【课后作业】完成基础训练对应练习

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