第2节　跨学科实践：制作简易杆秤（培优教学课件）物理新教材人教版八年级下册

物理八年级下册•人教版 第十二章 简单机械 第2节 　制作简易杆秤 致：老师同学 1. 说明: ppt使用高质量视频，资源比较大，约42MBppt，共有8.68张 …………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… 3. 免责追责：部分图文版权归原作者，如涉及版权问题，请联系删除。 ppt版权归本工作室，如涉及侵权问题，将追究责任。 新课导入 在实验室通常使用天平称量物体的质量。 若要使用天平称量质量较大的物体，会不会很不方便? 杆秤或许是个不错的选择 学习目标 物理观念 了解杆秤的结构，知道杆秤的测量原理。通过杆秤的设计、制作和实际运用等过程深化对杠杆平衡的认识。 科学思维 在实践活动中，尝试运用简单模型解决问题，经历从天平模型到杆秤模型的演变思维过程，发展科学思维。 实验探究 经历设计和制作简易杆秤的实践过程，发展创新能力、动手实践能力、交流合作能力、发现问题并自主解决问题的能力。 科学态度与责任 在讨论交流、制作模型、展示作品中，提升合作学习的能力，了解杆秤的结构和文化，体会中华文化的博大精深，传承精益求精的工匠精神，增强文化自信。 重点难点 教学重点 基于生活经验和杠杆知识， 设计并制作简易杆秤。 科学难点 基于生活经验和杠杆知识，设计并制作简易杆秤并提高其测量精度和增大测量范围。 学习内容 01 项目提出 02 项目分析 03 项目实施 04 展示交流 第2节 制作简易杆秤 一、项目提出 一、项目提出 “秤砣虽小压千斤”，我们的祖先很早就在使用杆秤作为称量工具，直至今日我们仍然在使用...... 运用所学的杠杆平衡条件，你也可以亲手制作一个简易杆秤。 第2节 制作简易杆秤 二、项目分析 二、项目分析 1. 认识杆秤 （1）杆秤的结构： 杆秤由带有秤星的秤杆、秤砣(砝码)、秤盘、提纽等组成。 （2）杆秤的使用： 称量时将被称物体放在秤盘中，将秤砣拨至合适的位置使杆秤 水平静止后，对应的刻度值即为被称物体的质量。 提纽 秤杆 秤盘 秤砣 二、项目分析 （3）制作杆秤的原理： ①核心原理：杠杆的平衡条件 —— F1l1 = F2l2 ②原理应用解析： 阻力与阻力臂 (F2&l2) 物体的重力是阻力（F2），阻碍杠杆转动。阻力臂（l2）是支点到秤盘悬挂点的距离，通常固定不变。 动力与动力臂 (F1&l1) 秤砣的重力是动力（F1），使杠杆转动。动力臂（l1）是支点到秤砣悬挂点的距离，可通过移动秤砣改变。 二、项目分析 2. 制作杆秤的关键问题 （1）选择什么材料制作秤杆和秤盘？ ②推荐材料 秤杆：筷子，质地坚硬，粗细均匀，适合做支撑。 秤盘：纸杯， 重量轻，有一定深度，方便悬挂。 ①材料选择原则 常见且容易获取 硬度适中方便刻槽 便于标记刻度线 二、项目分析 （2）还需要哪些器材？这些器材的作用是什么？ 💡 提示：器材均为实验室常见物品，准备时请注意钩码和砝码的重量准确性。 20g钩码———作为秤砣，提供动力 100g砝码———确定最大称量质量刻度线 细线若干———悬挂秤盘、秤砣和提纽 记号笔———标记刻度线 刻度尺———测量和标记刻度 二、项目分析 （3）如何确定提纽和秤盘的位置？ 根据设计的量程、秤砣的质量以及杠杆平衡条件。 ①秤盘：固定在杆的最前端。 ②提纽：在秤盘和定盘星之间，靠近秤盘， 通过试挂重物 + 杠杆平衡反复微调确定。 阻力作用点，被称物体的重力为阻力F2​ 相当于杠杆的支点O 二、项目分析 （4）如何确定杆秤的零刻度线位置及各刻度线? 挂上秤盘、秤砣后，能使秤杆平衡的位置即零刻度可称量已知质量的物品标注各刻度线。 ①秤盘零刻度（定盘星）： 空载时，秤砣使杆平衡的位置。 ②其他刻度： 挂对应重物，移动秤砣平衡后标记；刻度均匀分布。 三、项目实施 第2节 制作简易杆秤 三、项目实施 1. 制作简易杆秤 （1）材料准备： 　　根据前面学习的杠杆知识，发挥自己的聪明才智，利用身边常见的材料，制订具体的制作方案。 一根长度约为40cm的木制筷子，一个小盆，一个20g钩码， 一个100g砝码，细线若干， 一把刻度尺，一支记号笔等。 三、项目实施 （2）制作步骤： ①确定提纽和秤盘的位置 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。 A B A B 三、项目实施 步骤一：确定定盘星（零刻度） 用细线系一个20g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。 ②确定零刻度线及其他刻度 零刻度线的位置O 三、项目实施 步骤二：标定刻度与分度 在秤盘中放100g砝码，手提提纽并调节秤砣使杆秤平衡，此时，标记秤砣细线在秤杆上的位置C，标记此位置为100g。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2g。 100g刻度线位置C 均分刻度线 刻度的均匀划分是保证杆秤测量准确性的核心，需确保每一份间隔代表的质量严格相等。 四、展示交流 第2节 制作简易杆秤 四、展示交流 　　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最准确。 （1）检验自制杆秤的准确性 物体质量 × 物到提扭距离 = 科砣质量 × 秤砣到定盘星距离 自制杆秤 四、展示交流 　　使用项目评价表，从材料选择、外观结构、操作展示和测量精确度等方面对自制杆秤进行自评。 （2）项目评估 材料选择 外观结构 操作展示 测量精确度 四、展示交流 （3）拓展交流 根据杠杆的平衡条件，由图甲可知， 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。 ①下图为我国古老的杆秤；杆种上有两个提纽，你认为使用哪个提纽时测量范围更大? 提纽1 提纽2 提纽2 四、展示交流 ②同学自制的秤杆上标“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 ? B A O C 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。 四、展示交流 ③定刻度线时，同学甲先在秤盘上放1g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2g的物体......按上述方法直至标出所有刻度线；同学乙在秤盘上放20g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20，将0和20 之间均分为20等份，依次标上相应刻度线对应的示数。 你认为按照谁的方法去做更合理，原因是什么? 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，同学甲方法较麻烦，而同学乙的方法比较简单，更合理。 同学乙的方法更合理 四、展示交流 ④在制作过程中，秤砣上不小心粘了一块泥，测量结果将怎样变化，原因是什么? 秤砣上粘上了一块橡皮泥，秤砣的质量增大，即动力F1增大，根据杠杆平衡条件可知，在阻力F2阻力臂l2不变时，若动力F1增大，则动力臂l1变小，即测量值偏小。 偏小 四、展示交流 · 使用更长的秤杆，增加动力臂 · 将提纽位置向秤盘方向移动 · 增大秤砣的质量，增加动力 原理：杠杆平衡条件 F1l1=F2l2 ⑤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？ 改进建议 五、课堂总结 制作简易杆秤 杠杆平衡条件 F1l1=F2l2 设计过程 工作原理 根据杆秤的结构需求，分析并确定杆秤的材料选取，及关键制作步骤。 制作步骤 从材料选择、组装、调试到刻度标定的全过程，提升实践操作技能。 展示交流与拓展 1. 2024 年 6 月 30 日，“嫦娥六号”飞船顺利登月，登月机器人在月球上完成多个科学实验。在月球上，下列测量工具不能准确测量物体的质量的有（ ）。 ①托盘天平；②体重秤；③杆秤；④电子秤；⑤弹簧秤； ⑥使用片码（相当于天平的砝码）的台秤 A．②④⑤ B．①③⑥ C．①③⑤ D．②④⑥ A 六、练习与应用 【解析】解：①托盘天平，③杆秤，⑥台秤（片码式，原理同天平）能测质量：利用杠杆平衡，与重力大小无关，月球上照样能用。②体重秤，④电子秤，⑤弹簧秤不能测质量：利用重力来测量，月球重力只有地球 1/6，示数会变小，测不出真实质量。所以不能准确测量质量的是：②④⑤。 故选：A。 六、练习与应用 2. 如图所示，某小组同学在制作杆秤将粗糙的木条打磨成光滑的秤杆，在这过程中木条的物理量不发生变化的是（　　） A．质量 B．体积 C．密度 D．重力 C 六、练习与应用 【解析】解：质量与物质的多少决定，将粗糙的木条打磨成光滑的秤杆，在这过程中物质少了，质量也就减小；木条所占据的空间也减小，即体积减小；重力随质量的变化而变化；密度是物质的特性，是质量与体积的比值，与质量、体积的变化无关，故C正确。 故选：C。 六、练习与应用 3. 如图所示，杆秤是一种称质量的工具，由带有秤星的秤杆、秤砣、提纽A和B、秤钩等部分组成，使用时把被称物体挂在秤钩处。以下说法正确的是（　　） A．为了能够正常使用，秤砣的质量应大于被称量物体的质量 B．保持秤砣位置不变，提纽从B换成A可以称量更重的物体 C．如被称量物体的质量大于秤砣的质量， 秤钩所在一端一定向下倾斜 D．提纽位置不变，秤砣向靠近秤钩的方 向移动，能称量更重的物体 B 六、练习与应用 【解析】解：A．从图中看出秤砣的力臂可以远大于物体的力臂，根据杠杆的平衡条件，秤砣的重力可以小于物体的重力，故A错误； B．提纽从B换成A，增大了秤砣的力臂，减小了被称量物体的力臂，故可以称量更重的物体，故B正确； C．根据杠杆平衡条件，是否倾斜不仅跟物体重力有关，还跟力臂的长度有关，故秤钩所在一端不一定向下倾斜，故C错误； D．秤砣靠近秤钩方向移动，力臂减小，为了保持杆秤平衡，只能称量质量更小的物体，故D错误。 故选：B。 六、练习与应用 4. 如图所示，杆秤秤砣的质量为0.2kg,杆秤自身重力不计，某次称量，杆秤水平静止时，被测物体和秤砣到秤纽的距离分别为0.05m和0.25m,则被测物体的质量为___kg,提拉秤纽的力为___N，若秤砣上粘有油污，则测量值比被测物体的真实质量要_____ （填“偏大”或“偏小”）。（g取10N/kg） 1 12 偏小 六、练习与应用 【解析】解：如图所示：因为杠杆平衡， 所以G1LOA=G2LOB，即：m1gLOA=m2gLOB，则 提拉秤纽的力为：F=G=（m1+m2）g=（1kg+0.2kg）×10N/kg=12N； 若秤砣有油污，G2增大，而G1LOA不变，所以LOB要变小，则杆秤所示的质量值要偏小。 故答案为：1；12；偏小。 六、练习与应用 1．如图是我国古代《墨经》记述的有关杆秤的杠杆原理，此时杆秤处于平衡状态，以下关于它的说法不正确的是（ ） A.“标”“本”表示力臂，“权”“重”表示力 B. 增大“重”时，应把“权”远离0点 C.若“权”有磨损，会导致测量结果偏小 D.为提高测量精度，可换轻一点的“权” 七、提升训练 C 【解析】解：A、根据杠杆的五要素并结合图可知，“标”“本”表示力臂，“权”“重”表示力，故A正确； B、在“权”不变时，“重”增大，根据杠杆平衡条件可知需要“标”增大，即适当把“权”远离O点，故B正确； C、若“权”有磨损，根据杠杆平衡条件可知需要“标”增大，会导致测量结果偏大，故C错误； D、为提高测量精度，应使“标”增大，根据杠杆平衡条件可知可换轻一点的“权”，故D正确。 故选：C。 七、提升训练 2．杆秤是人类发明的各种衡器中历史最悠久的一种，映射出中国古代劳动人民的聪明才智。如图是杆秤的示意图，秤钩上不挂物体，提起秤纽，当秤砣移动到C点时，杆秤刚好水平平衡，C点就是杆秤的______，杆秤上的刻度是____（选填“均匀”或“不均匀”）的。某标准杆秤的秤砣质量为1kg，秤和秤钩的总质量为0.5kg， O点为秤纽悬点，OC=4cm，OD=10cm， 如因长期使用，秤砣磨损，质量变为0.8kg， 再测真实质量2.0kg的物体时，称出来的质 量为____kg。 零刻度线 均匀 2.6 七、提升训练 【解析】解：（1）秤钩上不挂物体，提起秤纽，当秤砣移动到C点时，杆秤刚好水平平衡，C点就是杆秤的零刻度线； 设杆秤自重G0，其重心到提扭O的距离l0，秤钩悬挂处到提扭O的距离为l，秤砣悬挂处到提扭O的距离为l1，据题意可知杆秤的重心在提扭O的左侧，则由杠杆平衡条件可得：G0l0+m物gl=m秤砣gl1，所以 因G0、l0、l、g、m秤砣均为定值，所以杆秤上的示数l1（需标注刻度）与m物是一次函数关系，即杆秤刻度是均匀的； 七、提升训练 （2）标准杆秤的秤砣质量为1kg，由杠杆平衡条件得：G秤×L秤=G秤砣×L秤砣， 即：m秤g×L秤=m秤砣g×L秤砣，整理并代入数据有：0.5kg×L秤=1kg×4cm, 解得：L秤=8cm； 称量真实质量为2.0kg的物体，由杠杆平衡条件得：GL+G秤×L秤=G秤砣×L秤砣1， 即：mgL+m秤g×L秤=m秤砣g×L秤砣1，代入数据有：2kg×10cm+0.5kg×8cm=1kg×L秤砣1， 解得：L秤砣1=24cm； 秤砣磨损，质量变为0.8kg，再测真实质量2.0kg的物体时，根据杠杆平衡条件可得：2kg×10cm+0.5kg×8cm=0.8kg×L秤砣2 解得：L秤砣2=30cm； L秤砣1-OC=24cm-4cm=20cm，则C点右侧20cm表示2kg，此时称出来的质量为 故答案为：零刻度线；均匀；2.6。 七、提升训练 $