12.2　跨学科实践制作简易杆秤 同步练（含答案） 2024-2025学年物理人教版八年级下册

第2节　跨学科实践:制作简易杆秤
制作简易杆秤
1.某兴趣小组制作了一个简易杆秤,用一根较长的木制筷子作为秤杆,用细线把小盆系在A处作为秤盘,用细线系一个钩码作为秤砣,在O处系一根细线作为提纽。当秤砣细线移到O处且秤盘中不放物体时,提起提纽,秤杆水平平衡。在秤盘中放100 g砝码,手提提纽,调节秤砣使秤杆再次水平平衡,标记此时秤砣细线在秤杆上的位置B并记为100 g,如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.秤砣的质量等于100 g
B.若在O点到B点之间均匀地画上50条刻度线,则每一格表示2.00 g
C.称某物体质量时若右端翘起,应将秤砣适当向右移动使秤杆水平平衡　
D.要使杆秤的最大称量质量变大,可将提纽适当向右移动
2.(2024乐山中考)从物理学角度来看,　　　　(选填“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,要使如图所示的秤杆在水平方向平衡,应将秤砣向　　　　端移动。
3.(项目式学习)俗话说“秤砣虽小压千斤”,由此学习小组开展有关杆秤的项目式学习。
【项目任务】制作简易杆秤。
【产品制作】
(1)如图甲,用木棒作为秤杆,用细线系一个20 g的钩码作为秤砣,把空小盆挂在A点作为秤盘,在B点挂粗绳作为提纽,则　　　　点相当于支点。
甲 乙
(2)调节秤砣位置使杆秤水平平衡,标记此时细线的位置,则该位置对应的质量刻度值为　　　g。
(3)在秤盘中逐个添加50 g的砝码,当杆秤水平平衡时,记录细线的位置、标记相应的质量,再测出细线距离B点的长度(如表),根据表中数据,应将250 g的刻度值标记在距离B点　　　　cm处。
托盘中砝码总质量/g 50 100 150 200
距离B点的长度/cm 6 11 16 21
【产品使用】
(4)在称重过程中,若杆秤左低右高,如图乙,要将杆秤调至水平平衡,秤砣应往　　　　(选填“左”或“右”)侧移动。
(5)为了增大杆秤的测量范围,你的方法是　　　　　　　　　　　(写一种即可)。
1.小冰利用铁架台、杠杆、钩码和弹簧测力计等器材探究杠杆的平衡条件,实验使用的钩码质量均相等,杠杆上每格长度均相等。
甲 乙 丙
(1)实验前杠杆在如图甲所示的位置静止,小冰可以将杠杆的平衡螺母向　　　　(选填“左”或“右”)调节,使杠杆在水平位置平衡。
(2)如图乙是小冰在实验中记录一次数据的情景,此时,杠杆平衡在水平位置的目的是　　　　　　 　;小冰如果将这时两侧的钩码都向外移动一格,则杠杆的　　　　(选填“左”或“右”)端将下沉。
(3)杆秤就是杠杆平衡条件的一个应用,由带有秤星的秤杆、秤砣、提纽等组成。如图丙所示,此杆秤有两个提纽,使用它称较重的物体时,常用离秤钩较　　　　(选填“近”或“远”)的提纽。
2.下图是小明利用刻度均匀的匀质杠杆进行“探究杠杆的平衡条件”的实验,每个钩码重为0.5 N。
甲 乙
丙 丁
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,杠杆静止时如图甲所示,为了让杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向　　　　(选填“左”或“右”)调节,这样可以消除　　　　　的影响。
(2)在A点悬挂三个钩码(如图乙所示),要使杠杆在水平位置平衡,需在B点悬挂　　　　个钩码。
(3)取走悬挂在B点的钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉,杠杆在水平位置平衡时,测力计的拉力为　　　　N;若改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向右上方,杠杆仍然在水平位置平衡,则弹簧测力计的读数将　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)为了模拟体验杆秤的制作和使用方法,小明重新调节杠杆的支点O点位置,并找来一个重为
3 N的小盘,挂在杠杆的最左侧,此时,杠杆刚好在水平位置平衡,如图丙所示。然后,他用一个钩码作为秤砣,根据杠杆的原理标好刻度,这样便制成了简易的杆秤。测量物体的质量时,只需将该物体放入小盘,将作为秤砣的钩码挂在杠杆的右侧,并左右移动,直到杠杆再次平衡时,悬挂钩码处的刻度值,就是所测物体的质量大小。
①杠杆的自重是　　　　N;杆秤的最大测量值为　　　　g。(g取10 N/kg,不计摩擦)
②若杆秤的刻度值记为m,对应的刻度位置到支点O的距离记为x。请在图丁中大体画出m与x的关系图像。
3.(科学探究)小明利用杠杆知识,将一根分度值为1 mm、测量范围为60 cm的刻度尺做成了简易杆秤。如图甲所示,托盘悬挂于刻度尺的0刻度线处,在10 cm刻度线处用细线做提纽,右侧挂一个可移动的重物作为“秤砣”。在托盘中逐个添加50 g的砝码,依次读出刻度尺水平位置平衡时,“秤砣”悬线所压的刻度,记录在表中,并标上对应托盘中的质量。
甲 乙
丙
托盘中砝码质量/g 50 100 150 200
秤砣悬线所压刻度/cm 12 22 32 42
(1)反复尝试后发现,图乙中刻度尺的放置方法没有图甲稳定,更容易翻转。其原因之一如下:根据杠杆平衡条件,相对于图甲,图乙中提纽拉力对应的　　　　比较大,容易使刻度尺翻转。
(2)根据表格中数据,在图丙中绘制对应的图像。根据图像可知,该杆秤起始刻度“0”g的位置应标注在　　　　cm刻度线处,该杆秤所能测量的最大质量为　　　　g。
(3)该秤砣的质量m1=　　　　g,以及杆秤测量质量的分度值为　　　　。
【详解答案】
课堂达标
1.C　2.省力　右
3.(1)B　(2)0　(3)26　(4)右　(5)增加秤砣的质量(或让提纽B靠近A点、增加秤杆的长度等)
课后提升
1.(1)右　
(2)便于测量力臂　右
(3)近
解析:(1)由图可知,杠杆左端下沉,说明左端重一些,因此应向右调节杠杆的平衡螺母。(2)使杠杆平衡在水平位置的目的是使挂上钩码后力臂与杠杆重合,便于直接在杠杆上读出力臂的大小。若将A、B位置的钩码都向外移动一格,假设一个钩码的重力为G,杠杆上相邻刻度间的长度为L,则此时杠杆F左L左=2G×4L2.(1)左　杠杆自重
(2)4　(3)2　变大
(4)①1.5　250　②如图所示:
解析:(1)实验前,将杠杆中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆右端下沉,说明杠杆的重心在支点右侧,要使其在水平位置平衡,应将杠杆的平衡螺母向左调节,直到杠杆在水平位置平衡,此时杠杆重力的作用线过支点,杠杆重力的力臂为0,消除了杠杆自重的影响。(2)设杠杆的一个小格长为L,由杠杆的平衡条件F1l1=F2l2知,3×0.5 N×
4L=n×0.5 N×3L,解得n=4,即在B点位置挂上4个钩码,可以使杠杆在水平位置平衡。(3)根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2得,3×0.5 N×4L=FC×3L,解得FC=2 N。若改变弹簧测力计拉力的方向,使之斜向右上方,阻力和阻力臂不变,动力臂减小,动力要增大,所以弹簧测力计的示数变大,才能使杠杆仍然水平平衡。(4)①根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2,由图丙可得,3 N×2L=G自重×4L,G自重==1.5 N;根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2得,杆秤能测量的物体最大重力:G物×2L=G钩码×10L,G物=5G钩码=5×0.5 N=2.5 N,则杆秤的最大测量值:m物===0.25 kg=250 g。②若杆秤的刻度值记为m,对应的刻度位置到支点O的距离记为x。根据杠杆的平衡条件F1l1=F2l2得,m×2L=
m钩码×x=0.05 g×x,即m=,L是一个定值,故是一个定值,所以m与x是一个正比例函数。
3.(1)力臂　(2)如图所示:
2　290
(3)50　0.5 g
解析:(1)以提纽与刻度尺某一侧的接触点为支点,相对于图甲,图乙中提纽拉力对应的力臂比较大,所以图乙中刻度尺的放置方法没有图甲稳定,更容易使刻度尺翻转。(2)根据表格中数据,先描点,再把这些点用直线连接起来。根据上面绘制出的图像可知,该杆秤起始刻度“0”g的位置应标注在2 cm刻度线处,刻度尺的最大刻度为60 cm,图中对应的托盘中砝码的质量为290 g,所以该杆秤所能测量的最大质量为290 g。(3)由(2)可知该杆秤起始刻度“0”g的位置应标注在2 cm刻度线处,即在提纽的左侧,说明托盘和刻度尺的重心在提纽的右侧,设托盘和刻度尺的总质量为m,托盘和刻度尺的重力的力臂为l0;根据杠杆平衡条件可得,m砝码gl砝码=m1gl1+mgl0,即m砝码l砝码=m1l1+ml0,将题干数据和表中前两组数据(可任选两组数据)代入上式可得,50 g×10 cm=m1×(12 cm-10 cm)+
ml0……①,100 g×10 cm=m1×(22 cm-10 cm)+ml0……②,由①②可解得m1=50 g。由(2)中图像可知,“秤砣”悬线所压的刻度与托盘中砝码质量成线性关系,说明杆秤标注质量的刻度也是均匀的;由表格数据可知,砝码质量每增加50 g,秤砣悬线所压刻度增加10 cm,已知刻度尺的分度值为1 mm,10 cm之间有100个小格,说明50 g之间对应100个小格,所以杆秤测量质量的分度值为=0.5 g。