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V排=V物
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V排 第十二章 简单机械
第2节 跨学科实践：制作简易杆秤
【学习目标】
物理观念:在制作简易杆秤的过程中,加深对杠杆五要素的理解,知道“小小秤砣压千斤”的道理;了解简易杆秤的原理和使用方法。
科学思维:学生通过运用杠杆平衡条件推导验证杆秤的刻度是均匀的。
科学探究:利用杠杆的平衡条件制作简易杆秤,使用简易杆秤称量不同物体的质量。
科学态度与责任:能够客观评价自己的作品以及自己在制作简易杆秤过程中的表现,并进行思考和改进;通过制作杆秤了解中国优秀的传统文化,以及古代科技文明的发展,增强文化自信和民族自豪感。
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V排 导入新课
古代杆秤的智慧
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导入新课
杆秤是人类发明的各种衡器中历史最悠久的一种。杆秤是即将消失的传统工艺，为现代生活留下许多丰厚的历史文化积淀。今天我们来学习制作简易杆秤，并且利用简易杆秤来称量物体的质量。
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V排 探究新知
秤砣
秤杆
提纽
秤盘
（一）杆秤的结构
二、项目分析
探究新知
（二）几个关键问题。
1.根据杆秤的结构，制作杆秤需要哪些材料，分别代表杆秤的哪个结构？
筷子（竹棒、木条等）
钩码
细线
塑料盘
记号笔、小刀、刻度尺、质量不同的砝码
――秤杆
――秤砣
――提纽
――秤盘
――标记刻度
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V排 探究新知
2.如何确定杆秤的零刻度（定盘星）？
提起提纽，调整秤砣（20g的钩码）的位置；当秤杆达到平衡时，秤砣所在的位置就是秤的零刻度线（O），也就是平衡点。用笔在这里做一个记号。这一步骤决定的制作精确度。
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探究新知
3.如何确定出杆秤上的其他刻度？
找到杆秤的零刻度线后，在秤盘中放入质量不同的砝码，移动系秤砣（钩码）的挂绳使杆秤平衡，用记号笔标记挂绳的位置，在相邻刻度线之间进行均分，分成10格（或5格），就可以得到每一格表示的质量（分度值）。
探究新知
选杆秤上提纽处O点为支点，A为秤盘悬挂点，C为杆秤重心点，B为零刻度线，在这个位置上，挂上秤砣，不在秤盘中放物体时，杆秤正好平衡；秤盘内，移动秤砣至D点杠杆平衡。
4.杆秤上的刻度是否均匀？
由杠杆的平衡条件得：G盘×OA＝G砣×OB+G杆×OC…①；
将重物G放在秤盘内，移动秤砣至D点杠杆平衡，由杠杆平衡条件得：（G盘+G）×OA=G砣×OD+ G杆×OC…②；
②－①得：G×OA＝G砣×BD，G＝BD
G＝mg，所以m=BD，
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V排 探究新知
三、项目实施：
制作过程：
（一）制作
1.取一根筷子（或竹棒）当做秤杆；
2.用塑料盘当做秤盘，在塑料盘边缘用工字钉均匀扎三个小孔，用细线拴好并吊起；
3.在秤杆一端刻一凹槽A，距离凹槽A稍近处再刻一凹槽B；
4.把塑料盘挂在凹槽A处作为秤盘，在凹槽B处拴细线作为提纽；
5.取一个20g的砝码拴上细线作为秤砣。
探究新知
1.秤盘（不放物体）、秤砣分别位于提纽的两侧，用提纽提起秤杆，调节秤砣的位置，使秤杆水平平衡，标记（或刻下）所在的位置，就是杆秤的零刻度线（定盘星）；
2.在秤盘放入50g的砝码，调节秤杆再次水平平衡，标记（或刻下）秤砣所在的位置，此处为50g所在的位置；
3. 在秤盘放入100g的砝码，调节秤杆再次水平平衡，标记（或刻下）秤砣所在的位置，此处为100g所在的位置；
……
在相邻刻度线之间进行均分，就可以得到每一格表示的质量。
（二）刻度
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V排 探究新知
四、展示交流
1.各小组展示制作的简易杆秤，用制作的简易杆秤称量钩码的质量，看看是否标准，如果不标准，想想问题出在哪里，怎样进行调整纠正。
不同提纽的杆秤，秤盘的位置相同，相同刻度的间距不同，提绳位置不同，称量范围不同。
增加秤砣的质量，也可以增加它的量程。
2.通过观察各小组制作的杆秤，你能发现什么？各小组进行讨论交流。
提绳离秤盘近，称量范围大；提绳离秤盘远，称量范围小。
增加杆秤的长度，可以增加它的量程和精确程度。
做杆秤要讲究公平、诚信；
做人也要有诚信，更要厚道。
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第2节《跨学科实践：制作简易杆秤》导学案
【学习目标】
物理观念:在制作简易杆秤的过程中,加深对杠杆五要素的理解,知道“小小秤砣压千斤”的道理;了解简易杆秤的原理和使用方法。
科学思维:学生通过运用杠杆平衡条件推导验证杆秤的刻度是均匀的。
科学探究:利用杠杆的平衡条件制作简易杆秤,使用简易杆秤称量不同物体的质量。
科学态度与责任:能够客观评价自己的作品以及自己在制作简易杆秤过程中的表现,并进行思考和改进;通过制作杆秤了解中国优秀的传统文化,以及古代科技文明的发展,增强文化自信和民族自豪感。
【学习重点】
简易杆秤的制作.
【学习难点】
简易杆秤零刻度线和刻度的确定.
【探究新知】
一、项目提出：
杆秤是人类发明的各种衡器中历史最悠久的一种.在我国湖南长沙东郊楚墓出土的文物中，就有它的身影.古时候，人们在生活中买卖商品离不开它.
常用的杆秤有八两秤，药店的秤等，杆秤是即将消失的传统工艺，为现代生活留下许多丰厚的历史文化积淀.今天我们来学习制作简易杆秤，并且利用简易杆秤来称量物体的质量.
二、项目分析
（一）杆秤的组成及使用方法.
杆秤由带有秤星的____、____、____、____等部分组成.
（二）分组讨论：要制作简易杆秤需要考虑的几个关键问题.
1.根据杆秤的结构，制作杆秤需要哪些材料，分别代表杆秤的哪个结构？
筷子（竹棒、木条等）――____；
钩码――____；
细线――____；
塑料盘――____；
记号笔、小刀、刻度尺、质量不同的砝码――____.
2.如何确定杆秤的零刻度（定盘星）？
提起提纽，调整秤砣（20g的钩码）的位置；当秤杆达到____时，秤砣所在的位置就是秤的零刻度线（O），也就是平衡点.用笔在这里做一个记号.这一步骤决定____的制作精确度.
3.如何确定出杆秤上的其他刻度？
找到杆秤的零刻度线后，在秤盘中放入质量不同的砝码，移动系秤砣（钩码）的挂绳使杆秤____，用记号笔标记挂绳的位置，在相邻刻度线之间进行均分，分成10格（或5格），就可以得到每一格表示的质量（分度值）.
4.杆秤上的刻度是否均匀？
三、项目实施：
制作过程：
（一）制作
1.取一根筷子（或竹棒）作秤杆；
2.用塑料盘当做秤盘，在塑料盘边缘用工字钉均匀扎三个小孔，用细线拴好并吊起；
3.在秤杆一端刻一凹槽A，距离凹槽A稍近处再刻一凹槽B；
4.把塑料盘挂在凹槽A处作为秤盘，在凹槽B处拴细线作为提纽；
5.取一个20g的砝码拴上细线作为秤砣.
（二）刻度
1.秤盘（不放物体）、秤砣分别位于提纽的两侧，用提纽提起秤杆，调节秤砣的位置，使秤杆水平平衡，标记（或刻下）____所在的位置，就是杆秤的零刻度线（定盘星）；
2.在秤盘放入50g的砝码，调节秤杆再次水平平衡，标记（或刻下）秤砣所在的位置，此处为50g所在的位置；
3. 在秤盘放入100g的砝码，调节秤杆再次水平平衡，标记（或刻下）秤砣所在的位置，此处为100g所在的位置；
……
在相邻刻度线之间进行均分，就可以得到每一格表示的质量.
分组制作简易杆秤，小组之间相互合作.
四、展示交流
1.各小组展示制作的简易杆秤，用制作的简易杆秤称量钩码的质量，看看是否标准，如果不标准，想想问题出在哪里，怎样进行调整纠正.教师进行评价.
2.通过观察各小组制作的杆秤，你能发现什么？各小组进行讨论交流.
参考答案
二、项目分析
（一）秤杆 秤砣 秤盘 提纽
（二）1.秤杆 秤砣 提纽 秤盘 标记刻度 2.平衡 3.平衡
4.选杆秤上提纽处O点为支点，A为秤盘悬挂点，C为杆秤重心点，B为零刻度线，在这个位置上，挂上秤砣，不在秤盘中放物体时，杆秤正好平衡，由杠杆的平衡条件得：G盘×OA＝G砣×OB+G杆×OC…①；将重物G放在秤盘内，移动秤砣至D点杠杆平衡，由杠杆平衡条件得：（G盘+G）×OA=G砣×OD+ G杆×OC…②；②－①得：G×OA＝G砣×BD，G＝×BD，G＝mg，所以m=×BD，为定值，m与BD成正比，所以杆秤上的刻度是均匀的.
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第2节 跨学科实践:制作简易杆秤
物理观念:在制作简易杆秤的过程中,加深对杠杆五要素的理解,知道“小小秤砣压千斤”的道理;了解简易杆秤的原理和使用方法。
科学思维:学生通过运用杠杆平衡条件推导验证杆秤的刻度是均匀的。
科学探究:利用杠杆的平衡条件制作简易杆秤,使用简易杆秤称量不同物体的质量。
科学态度与责任:能够客观评价自己的作品以及自己在制作简易杆秤过程中的表现,并进行思考和改进;通过制作杆秤了解中国优秀的传统文化,以及古代科技文明的发展,增强文化自信和民族自豪感。
教学重点:简易杆秤的制作。
教学难点:简易杆秤零刻度线和刻度的确定。
教师准备:教学课件、杆秤实物。
学生准备:筷子、钩码、砝码、细线、小盆、剪刀、美工刀、工字钉、刻度尺、记号笔等。
教学环节 设计意图
一、项目提出 播放视频“古代秤杆的智慧”。 杆秤是人类发明的各种衡器中历史最悠久的一种。在我国湖南长沙东郊楚墓出土的文物中,就有它的身影。古时候,人们在生活中买卖商品离不开它。 介绍其他杆秤:八两秤、药店的秤等。杆秤的制作是即将消失的传统工艺,为现代生活留下许多丰厚的历史文化积淀。今天我们来学习制作简易杆秤,并且利用简易杆秤来称量物体的质量。 通过播放视频,导入本课关于“杆秤”的课题,初步了解相关概念
二、项目分析 (一)展示杆秤实物,同时课件展示杆秤,阅读课本,了解杆秤的组成及使用方法。 学生:杆秤由带有秤星的秤杆、秤砣、秤盘、提纽等组成。 学生:称量时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。 教师介绍杆秤读数的方法,学生称量物体的质量,并且读数。 (二)分组讨论:要制作简易杆秤需要考虑的几个关键问题。 1.根据杆秤的结构,列出制作杆秤需要哪些材料,分别代表杆秤的哪个结构 筷子——秤杆 钩码——秤砣 细线——提纽 小盆——秤盘 记号笔、小刀、刻度尺、质量不同的砝码——标记刻度 2.如何确定杆秤的零刻度(定盘星) 用细线系一个20 g的钩码,作为秤砣。提起提纽,调整秤砣的位置;当秤杆达到平衡时,细线所在的位置就是秤的零刻度线(O),也就是平衡点。用记号笔在这里做一个记号。这一步骤决定秤的制作精确度。 了解杆秤的组成部分以及称量方法,为顺利制作简易杆秤打好基础
3.如何确定出杆秤上的其他刻度 找到杆秤的零刻度线后,在秤盘中放100 g砝码,移动系秤砣(钩码)的挂绳使杆秤平衡,用记号笔标记挂绳的位置,在相邻刻度线之间进行均分,分成10格(或5格),就可以得到每一格表示的质量(分度值)。 4.杆秤上的刻度是否均匀(课件进行展示) 选杆秤上提纽处O点为支点,A为秤盘悬挂点,C为杆秤重心点,B为零刻度线,在这个位置上,挂上秤砣,不在秤盘中放物体时,杆秤正好平衡,由杠杆的平衡条件得G盘×OA=G砣×OB+G杆×OC①;将重物放在秤盘内,移动秤砣至D点杠杆平衡,由杠杆平衡条件得(G盘+G)×OA=G砣×OD+ G杆×OC②;②-①得G×OA=G砣×BD,G=×BD,G=mg,所以m=×BD,为定值,m与BD成正比,所以杆秤上的刻度是均匀的。 加深对杠杆平衡条件的理解,从理论上推导杆秤的刻度是均匀的
三、项目实施 制作过程: (一)制作 1.取一根筷子当作秤杆。 2.用小盆当作秤盘,在小盆边缘用工字钉均匀扎三个小孔,用细线拴好并吊起。 3.在秤杆一端刻一槽A,距离槽A稍近处再刻一槽B。 4.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。 5.取一个20 g的钩码拴上细线作为秤砣。 (二)刻度 1.秤盘(不放物体)、秤砣分别位于提纽的两侧,用提纽提起秤杆,调节秤砣的位置,使秤杆水平平衡,标记(或刻下)所在的位置,就是杆秤的零刻度线(定盘星)。 2.在秤盘放入50 g的砝码,手提提纽,调节秤砣的位置,使秤杆再次水平平衡,标记(或刻下)秤砣所在的位置,此处为50 g所在的位置。 3. 在秤盘放入100 g的砝码,手提提纽,调节秤砣的位置,使秤杆再次水平平衡,标记(或刻下)秤砣所在的位置,此处为100 g所在的位置。 …… 在相邻刻度线之间进行均分,就可以得到每一格表示的质量。 学生分组制作简易杆秤,小组之间相互合作,教师巡视指导,并拍照。 通过分组制作简易杆秤,培养动手操作能力、合作探究意识
四、展示交流 1.各小组展示制作的简易杆秤,用制作好的简易杆秤称量砝码的质量,看看是否标准,如果不标准,想想问题出在哪里,怎样进行调整纠正。教师进行评价。 2.通过观察各小组制作的杆秤,你能发现什么 各小组进行讨论交流。 小组1:不同提纽的杆秤,秤盘的位置相同,相同刻度的间距不同,提绳位置不同,称量范围不同。 小组2:提绳离秤盘近,称量范围大;提绳离秤盘远,称量范围小。 小组3:增加杆秤的长度,可以增加它的测量范围和精度。 小组4:增加秤砣的质量,也可以增加它的量程。 …… 教师总结:杆秤的文化内容丰富,它象征公平公正,是天地良心的标尺,人们常说天地间有杆秤,就是说公道自在人心的意思。随着时代发展,和电子秤的普及,杆秤逐渐淡出商品交易市场,但它承载着中华民族数千年的历史,是中国文化的典型符号之一。 对制作过程及制作成果及时进行反思,不断改进 通过了解杆秤的发展历史,增强文化自信和民族自豪感
第2节 跨学科实践:制作简易杆秤
一、项目提出:制作简易杆秤
二、项目分析
1.结构:
筷子——秤杆
钩码——秤砣
细线——提纽
小盆——秤盘
2.零刻度线和刻度的确定
3.杆秤上的刻度是均匀的
三、项目实施
1.制作
2.刻度
四、展示交流
1.优化你所制作的简易杆秤,尝试提高称量的精度,学有余力的学生可以尝试制作双测量范围的杆秤。
2.请对古今称质量的工具进行调查,并从制作、使用、精度等方面进行汇总和比较,写成科学小论文,并与同学们进行交流。
通过杆秤的制作,学生不仅经历了完整的制作过程、研究了杆秤上的科学,而且体验到制作带来的成就和快乐。在杠杆这种简单机械上,包含着很多细节的处理。课堂上以杆秤制作为载体,使学生理解杠杆平衡条件、力与力臂、如何确定刻度、刻度是否均匀、如何增大测量范围,如何提高精度等问题,进而运用杠杆平衡原理制作简易杆秤,解决生活问题,学以致用。通过杆秤的制作和使用,让学生们深刻理解杆秤包含的物理知识和制作过程,明白一个产品的生产必须经过设计、制作、测试、再制作、再测试的过程,使学生们对真实杆秤的构造有了更深刻的认识。经历学习过程,让思维得以发展。这次杆秤制作项目化活动,不仅激发了学生们对物理浓厚的兴趣,更是培养了学生科学探究的能力。同时通过讨论和总结,引导学生思考和分析测量误差的原因,并探讨如何减小误差,培养学生的观察和解决问题的能力。最终达到提高学生的学习兴趣和动手能力,培养学生科学实验的能力和思维方法的目的。
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第2节 跨学科实践:制作简易杆秤
天平可以称量物体的质量。不知道你想过没有,要使用天平称量质量较大的物体(比如100 kg的物体),是不是很不方便 “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。我们也制作一个简易杆秤。
【基本原理】
杆秤制作的原理是 。
【活动器材】
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。
杠杆的平衡条件
【动手实践】
1.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.用细线系一个20 g的钩码,作为秤砣。调节秤砣的位置使秤杆平衡,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.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。
【活动评估】
1.提高杆秤的精度可以从以下几个方面去做:
(1)秤杆:应选择材质均匀、不易变形的材料。
(2)秤砣:选用质量稳定的材料制作秤砣,避免秤砣在使用过程中因磨损或腐蚀而导致质量变化。
(3)提纽的位置对杆秤的精度至关重要。可以通过多次实验并进行调整,找到最佳提纽位置。
(4)可以使用已知质量的标准物体对秤砣进行校准。
2.制作可称量更大质量的杆秤方法:可以通过改变 的位置和
的质量来制作一个可以称量更大质量的杆秤。
提纽
秤砣
【实践应用】
1.(2024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,且秤盘不放物体时,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量程
B
2.(2024乐山)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,应将秤砣往 端移动。
省力
右
