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/ 让教学更有效 精品试卷 | 物理学科
课题 12.2跨学科实践：制作简易杆秤 主编教师 复核教师
授课时数 1 课型 授新课 授课方法 多媒体 授课时间
学习目标 1. 原理应用：能分析杆秤的杠杆结构，找出“三点两臂”，理解测量原理（F L =F L ）。 2. 工程制作：能根据设计原理，小组合作制作一杆能实现基本称量功能的简易杆秤。 3. 校准测试：能对自制杆秤进行“定盘星”（零点校准）和“标刻度”（量程标定）。
教学重点 杆秤的杠杆原理分析；简易杆秤的制作、校准与测试。
教学难点 1. “定盘星”的确定与“刻度均匀性”的理解（从杠杆平衡条件推导）。 2. 秤砣（权）位置的精确调节与刻度标定，实际制作中保证杠杆的灵活、稳定与减小误差。
一、 溯衡·问史启 【师生活动】 1. 文化导入： 展示图片/视频：古代市集用杆秤交易、中药铺用药秤抓药、现代电子秤。 讲述：“杆秤，是中国最古老的衡量工具，凝聚着古人的智慧，是诚信的象征。在缺乏精密仪器的古代，人们如何用它来‘称’出公平？” 2. 明确任务： 出示任务卡：“工程挑战：请各小组化身‘传统工匠’，利用提供的材料，制作一杆能称量小物体质量的‘简易杆秤’。比一比，哪组的杆秤既美观又精准？” 分发材料包：细木条（或均匀竹条）作秤杆、细线、钩码若干（作秤砣和重物）、小提纽（如螺丝帽）、刻度纸、剪刀、胶水、已知质量的参照物（如50g钩码）。 自然过渡：要制作杆秤，必先精通其“心法”。它看起来结构简单，但蕴含着我们刚学过的杠杆原理。让我们先成为杆秤的“解剖师”，从物理学的角度，彻底弄清楚它是如何工作的。 二、 析理·三点明 【师生活动】 原型分析：展示杆秤结构图，引导学生找出杠杆“五要素”在杆秤上的具体体现： 支点 (O)：提纽所在的位置。 阻力 (F )：被称物体所受的重力（大小等于物重G物）。 阻力臂 (L )：从提纽到秤钩（挂物点）的距离（通常固定）。 动力 (F )：秤砣所受的重力（大小等于秤砣重G砣）。 动力臂 (L )：从提纽到秤砣悬挂点的距离（可变化）。 2. 原理推导： 根据杠杆平衡条件 F L = F L ， 即 G砣 × L = G物 × L 。 因为 G砣 和 L 是固定值，所以 G物 与 L 成正比。即物体越重，秤砣需要离提纽越远才能平衡。 结论：杆秤是一个不等臂杠杆。它通过测量可变的动力臂 L （即秤砣位置） 来反映未知的阻力 F （即物重）。秤杆上的刻度因此是均匀的（因为G物与L 成正比）。 3. 关键概念：讲解“定盘星”的含义——秤钩不挂重物，移动秤砣使杆秤水平平衡时，秤砣悬线所对应的位置，即质量的“零点”。 自然过渡：原理已然透彻，蓝图已绘心中。现在，让我们从“纸上谈兵”进入“实战演练”。请各位“小工匠”领取材料，按照我们的设计原理，开始制作你们的杆秤！ 三、 巧制·秤杆成 【师生活动】 1. 设计与分工：小组讨论，确定制作方案（如：提纽位置、秤钩位置）。分工：秤杆处理员、提纽/秤钩安装员、校准测试员、刻度标定员。 2. 制作与初调（教师巡视指导）： 关键步骤1：安装提纽与秤钩。在秤杆上选定合适位置安装提纽（支点O）和秤钩（阻力点）。确保提纽转动灵活，秤钩牢固。 关键步骤2：确定“定盘星”（零点校准）。不挂重物，只挂秤砣，移动秤砣位置直至杆秤在水平位置平衡。在秤砣悬线正对的秤杆位置标记一条刻度线，即为“0”刻度（定盘星）。 关键步骤3：配重调节。若杆秤自重导致无法平衡，可在秤杆尾部（提纽另一侧）适当添加/减少配重（橡皮泥）进行调节。 3. 安全教育：强调使用剪刀、锥子等工具的安全规范。 自然过渡：我们的杆秤“毛坯”已经成型。但它“准不准”？一把尺子，必须要有刻度才能测量。接下来，最关键的一步就是为我们自制的杆秤“标定刻度”，赋予它“说话”的能力。 四、 标定·量度生 【师生活动】 1. 刻度标定原理： 回顾原理公式：G物 = (G砣 / L ) × L 。因G砣、L 固定，故物重G物与L 成正比。 用已知质量的参照物（如50g钩码）进行标定。 2. 标定与测试： 步骤：在秤钩上悬挂已知质量的参照物（如50g），移动秤砣使杆秤再次水平平衡，在此时秤砣悬线位置标记“50g”。同理，可标记100g、150g等点。 观察与思考：引导学生观察各刻度点间的距离是否大致相等？验证刻度均匀性。 量程测试：用自制杆秤称量几个未知质量的小物体（如橡皮、钥匙），再用电子天平或标准天平测量其真实质量，对比结果，计算绝对误差或感知误差大小。 3. 误差分析与优化讨论： 引导学生分析误差来源：提纽摩擦、秤杆不直、重心不稳、读数视差、刻度标记不精确等。 讨论：如何改进可以提高精度？（如：减小提纽摩擦、使用更轻更直的秤杆、制作更精细的刻度尺、多次测量取平均等） 自然过渡：经历了原理剖析、精心制作、严谨标定和误差分析，每个小组都拥有了一杆独一无二、充满智慧的杆秤。现在，让我们举办一场“杆秤博览会”，展示我们的作品，交流制作心得，接受大家的品评。 五、 展评·收获园 【师生活动】 1. 成果博览会： 各小组从“设计思路”、“杠杆原理分析”、“制作亮点”、“标定方法”、“测试数据与误差分析”、“改进设想”等方面，展示本组的杆秤。 现场演示：用自制杆秤称量一件指定小物品，并公布结果。其他小组可用标准仪器验证。 2. 评价与总结： 知识整合：教师引导学生总结，杆秤是不等臂杠杆（F L =F L ）的典型应用。其刻度均匀的特性源于物重与动力臂的正比关系。 工程思想升华：总结从“明确需求（制作测量工具）-理论设计（杠杆原理）-制作调试-校准标定-测试优化”的完整工程实践流程，指出这正是解决实际技术问题的通用思路。 1. 拓展作业：查阅资料，了解除了杠杆式杆秤，还有哪些类型的秤（如弹簧秤、电子秤、天平），比较它们的工作原理和优缺点。 2. 创意作业：尝试改进你的杆秤，如为它设计一个固定的底座支架，或制作一个更精细的游标式刻度尺，提高其易用性或精度。 设计意图个性化修改 【设计意图】 从杆秤的历史与文化价值切入，赋予制作活动以人文内涵和探究意义，激发学生的文化认同感和工匠精神。直接发布富有挑战性的制作任务，明确“精准”这一核心目标，驱动学生进入“工匠”角色。提供已知质量的参照物，为后续校准标定埋下伏笔。 【设计意图】 本环节是连接理论与实践的“设计图”。将抽象的杠杆五要素与杆秤的具体部件一一对应，实现知识的迁移应用。通过公式推导，深刻揭示杆秤“用长度测量质量”的科学本质，并理解其刻度均匀的原因。明确“定盘星”概念，为制作中的校准步骤提供理论指导。这是确保制作活动不流于手工的关键。 【设计意图】 这是将理论转化为实物的核心实践环节。强调“先设计，后动手”。调节“定盘星”是制作的技术难点，需要学生耐心调试，理解“空载平衡”的意义。配重调节环节让学生直面真实工程问题（秤杆自身重力矩的影响），并尝试解决。教师的角色是顾问，提供个性化指导，鼓励不同设计方案（如不同提纽位置对应不同量程）。 【设计意图】 本环节是杆秤从“玩具”升级为“测量工具”的关键。通过用标准质量进行标定，学生亲身实践了测量工具的校准过程，深刻理解“标准化”的意义。测试环节引入误差分析，引导学生从“做出产品”转向“做好产品”，培养批判性思维、实证精神和精益求精的工匠态度。改进讨论指向工程优化思维。
板书设计： 教学反思 本节跨学科实践课是“杠杆”知识的深化与创造性应用。以“制作杆秤”为载体，旨在实现知识内化、能力迁移与素养提升。成果展示是对整个项目过程的复盘、凝练与表达。要求从多维度进行介绍，能促进学生系统反思。现场称量演示增加了挑战性和趣味性。评价表涵盖了知识理解、实践技能、反思能力、合作交流等多个维度，符合跨学科实践课的综合评价要求。在实践中，需合理控制展示时间，并引导听众进行有技术含量的提问。最后的总结将活动价值从“制作一个学具”升华到“制物致知”、“桥梁建设”，契合素养导向的教学理念。拓展与创意作业为学有余力者提供了更广阔的空间。
【教学设计总结】
本设计以“制作简易杆秤”为项目任务，驱动学生综合应用杠杆原理。通过“文化导入-原理剖析-制作调试-标定测试-展示优化”的完整流程，让学生亲历“知识产品化”的创造过程。注重在解决真实问题（如定盘星校准、误差分析）中深化对原理的理解，在工程实践中培养设计思维、动手能力及严谨求实的科学态度，充分体现了跨学科实践的综合性、实践性与创造性。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）

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