人教版2024 八下《12.2 跨学科实践：制作简易杆秤》 学案 （含答案）

/ 让教学更有效 精品学案 | 物理学科 【学习目标】 1. 了解杆秤的结构，知道杆秤的测量原理，会用杆秤称量物体的质量。 2. 会制作简易杆秤 3. 通过制作简易杆秤能够掌握杆秤测量时可能出现的“猫腻” 4. 知道杆秤制作过程中产生的误差与如何增大测量范围 【自主学习】 一、杆秤的结构 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水平平衡，根据挂绳所处的位置就可以读出被称物体的质量。 二、杆秤的原理 杆秤的制作基于杠杆原理：动力×动力臂 = 阻力×阻力臂，即 F1l1＝F2l2。 （1）推导杆秤的原理（忽略秤杆和秤盘的重力）：在杆秤中，提纽O为支点，被测物的重力F2为阻力，秤砣的重力F1为动力，通过调整秤砣的位置使秤杆保持水平平衡，从而便可以测量出物体的质量为：。 （2）杆秤的刻度原理：如图所示，O为支点，C为秤盘，A为定盘星（0刻度线位置），B为秤杆和秤盘的整体重心位置。当杆秤空盘水平平衡时： G砣lOA＝G秤lOB　①；当秤盘装一重物，秤砣移到D处，秤杆水平平衡时： G砣lOD＝G物lOC＋G秤lOB ②由①②式得：G物lOC=G砣lAD ， 根据m物lOC＝m砣lAD可知，因为m砣与lOC为定值，所以m物与lAD成正比，说明杆秤的刻度是均匀的。根据此原理，可以确定杆秤的分度值，并画出刻度线。 三、要制作杆秤与要注意的地方 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 答：较硬、质轻的直杆，如硬木杆或竹竿，又或者是一根一次性筷子。 2. 提纽和秤盘的位置如何确定 答：根据设计的量程、秤砣的质量以及杠杆平衡条件。 3 .如何确定杆秤的零刻度线位置及各刻度线 答：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。 四、制作步骤 ①找秤星(零刻度线)：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20g的钩码，作为秤陀。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零刻度线处。 ③ 标刻度在秤盘中放100g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，并记为100g，即为最大称量处。物体质量×物到提扭距离=科砣质量×秤砣到零刻度距离；在零刻度O到C之间均匀地画上49条刻度线，每一格就表示2g。 五、展示交流 1. 提高杆秤称量精确度的方法： （1）使用重力较小的秤砣；（2）增大提钮到秤盘之间的距离。 注意：因杆秤长度有限，移动提钮后，在精度增加的同时测量范围会变小。 2. 增大杆秤量程的方法： （1）增加秤砣的重力； （2）减小提钮到秤盘之间的距离； （3）增加秤杆长度。 注意：更改砝码、更改提钮位置、更改杆秤长度后，都需要重新确定零刻度的位置。 3. 称量时的猫腻 （1）秤砣磨损和秤砣生锈；（2）杆没放平就开始称 根据杠杠平衡条件判断：m物×l物=m秤砣×l秤砣，因为l物与m秤砣固定，所以l秤砣与m物成正比，所以秤砣对应的力臂越长，物体越重。如果秤砣生锈，m秤砣质量偏大，根据杠杆平衡条件可知，同样物重的情况下，l秤砣会变小，这样读出来的质量也会偏小。如果l秤砣会偏小，m物称量就偏小。 【例1】杆秤曾是主要的度量工具，同时它还承载着公平公正的象征意义。某科技小组的同学用轻质细杆制作了一个杆秤，如图所示，AB=5cm，AD=55cm，秤砣的质量为0.5kg。使用时将货物挂在秤钩上，用手提起B处的秤纽，移动秤砣在秤杆上的位置，当秤杆水平平衡时，可读出货物的质量。秤砣最远可移至D 点。秤杆和秤钩的质量忽略不计。下列说法正确的是（　　） A．杆秤的实质是省力杠杆 B．杆秤D 点应标定出刻度值为5.5kg C．如果要增大杆秤的量程可将提纽B向A点移动 D．如果秤砣磨损 ... ...