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跨学科实践:制作简易杆秤
第十二章 · 简单机械 · 第2节
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L22CH12·§2

跨学科实践:制作简易杆秤STEELYARD

✓ 交互模拟 3个实践 杆秤原理 · 刻度标定 · 称量实验
杆秤原理演示 · 杠杆平衡条件 提纽O 物 l₂ 砣 l₁ 调节参数 m砣×g×l₁ = m物×g×l₂ —
杆秤原理演示
100g
20g
阻力臂 l₂4.0 cm
动力臂 l₁—
m砣×l₁—
m物×l₂—
称量质量 = — g
一
项目提出
从天平到杆秤——"秤砣虽小压千斤"

天平可以称量物体的质量,但当被称物体质量较大时,使用天平称量很不方便。我们的祖先很早就用杆秤解决了这个问题,俗话说"秤砣虽小压千斤"。学习了杠杆平衡条件的知识,我们就可以动手制作一把简易杆秤。

分析 杆秤的组成
杆秤由带有秤星的秤杆、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平衡,根据挂绳所处的位置(对应的秤星)读出被称物体的质量。
二
项目分析
杆秤是省力杠杆的实际应用
杠杆原理在杆秤中的体现
原理 称量公式推导
由杠杆平衡条件 F₁×l₁ = F₂×l₂,即 m砣×g×l₁ = m物×g×l₂,消去 g 得:
m物 = m砣 × l₁ / l₂
由于 l₁(秤砣一侧)远大于 l₂(秤盘一侧),所以很小的秤砣就能平衡很大的物体——这就是"秤砣虽小压千斤"的物理原理,杆秤是省力杠杆的应用。
制作杆秤刻度 · 标定流程 提纽 砣 点击"下一步"开始制作杆秤刻度 步骤 0 / 3 材料:40cm木筷·小盆·20g钩码·100g砝码·细线·刻度尺·记号笔 每格表示 2g
制作杆秤刻度

按照教材步骤,依次标定零刻度(定盘星O)、100g刻度C,再在OC间均匀画49条刻度线,将100g等分为50格,每格2g。

三
项目实施
参考制作过程,动手做一把简易杆秤
制作材料

长度约40cm的木制筷子、小盆、20g钩码(作秤砣)、100g砝码、细线、刻度尺、记号笔。

制作步骤
  1. 在筷子一端刻槽A,稍近处刻槽B。小盆挂在槽A作为秤盘,槽B系细线作为提纽。
  2. 用细线系20g钩码作为秤砣。调节秤砣位置使秤杆平衡,标记定盘星O(零刻度)。
  3. 秤盘放100g砝码,调节秤砣位置使平衡,标记位置C(100g刻度)。在O到C之间均匀画49条刻度线,每格表示2g。
杆秤称量实验 · 动手称一称 🍎 砣 0g 移动秤砣寻找平衡 选择物品后滑动秤砣,平衡后确认读数
杆秤称量实验

选择一件未知质量的物品放入秤盘,滑动秤砣使秤杆水平平衡,再确认读数。系统将比较你的读数与真实质量,给出精度评分。

60g
四
展示交流
比一比,谁的杆秤最准确
拓展 改变量程的方法
改变提纽的位置和秤砣的质量,可以制作不同量程的杆秤。把提纽向远离秤盘的方向移动(增大阻力臂),或换用更大的秤砣,都能增大量程;反之则提高称量精度(分度值更小)。一把杆秤常设两个提纽,对应两个量程。
五
杠杆原理应用
杆秤是省力杠杆的典型应用
总结 杆秤为何能"以小博大"
杆秤是省力杠杆:秤砣(动力)一侧的力臂 l₁ 远大于被测物(阻力)一侧的力臂 l₂。由 F₁×l₁ = F₂×l₂,即 m砣×g×l₁ = m物×g×l₂,得 m物 = m砣 × l₁ / l₂。因为 l₁ ≫ l₂,所以 m物 ≫ m砣——小小的秤砣就能称量大质量物体。
实例 杆秤 vs 天平
天平是等臂杠杆(l₁ = l₂),称量大质量时需要很大的砝码,搬运不便;杆秤利用 l₁ ≫ l₂ 的省力杠杆原理,只需小秤砣沿长臂滑动,即可称量大质量,结构简单、携带方便。
Q
随堂测验
检验你对杆秤原理与制作的理解
1. 杆秤平衡时满足什么条件?
正确!杆秤本质是杠杆,平衡时满足动力×动力臂 = 阻力×阻力臂,即 F₁×l₁ = F₂×l₂。
不对~ 杠杆平衡条件是 F₁×l₁ = F₂×l₂,力与力臂的乘积相等。
2. 定盘星(零刻度)的位置是如何确定的?
正确!定盘星O是秤盘空载时,调节秤砣使秤杆恰好平衡时砣的位置,即零刻度。
不对~ 定盘星是空载平衡时秤砣所在位置,不是秤杆中点或最远端。
3. "秤砣虽小压千斤"利用了什么物理原理?
正确!杆秤是省力杠杆,动力臂(提纽到秤砣)远大于阻力臂(提纽到秤盘),小砣能平衡大物。
不对~ 这是杠杆原理的应用,关键在于动力臂远大于阻力臂,而非浮力或二力平衡。
4. 要增大杆秤的量程(称量上限),可以怎么做?
正确!改变提纽位置(调整力臂比)或增大秤砣质量,都能改变量程。常设两个提纽对应两个量程。
不对~ 增大量程应改变提纽位置或增大秤砣质量;减小砣或缩短秤杆反而会减小量程。
🔨实验 📖知识 📝测练 🚨红线 📋总结
!
🚨判零分 ×3条红线
本节 3 条 高频判零分点,阅卷组红线:错一处 = 整题零分。
判零分 × 3 条红线REDLINES · ZERO SCORE TRIGGERS
  1. 原理混淆 → 零分;正确:杆秤利用杠杆平衡条件 F₁l₁ = F₂l₂
  2. 力臂标错 → 零分;正确:动力臂=秤砣到提纽距离,阻力臂=物到提纽距离
  3. 刻度误判 → 零分;正确:刻度均匀:l₁ = G₂l₂/G₁,l₁与被测物重力成正比
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🎙本课语音讲解
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01
课程导入
约1分30秒
▶
02
杆秤的历史
约2分00秒
▶
03
杆秤原理
约2分00秒
▶
04
刻度标注
约2分00秒
▶
05
制作步骤
约2分00秒
▶
06
使用方法
约2分00秒
▶
07
称量原理深入
约2分00秒
▶
08
易错点辨析
约2分00秒
▶
09
本课总结
约1分30秒
▶
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📋本课总结 · 1 页精华卡
核心考点 · 公式 · 判零分点 · 一页带走
✅ 一句话速记
F₁ × l₁ = F₂ × l₂
核心原理杠杆平衡条件 F₁l₁ = F₂l₂
四要素动力=秤砣重力G₁ · 动力臂=秤砣到提纽距离l₁ · 阻力=物重G₂ · 阻力臂=物到提纽l₂
刻度特点刻度均匀,l₁ = G₂l₂/G₁,零刻度(定盘星)在不挂物时秤砣位置
⛔ 判零分原理混淆 / 力臂标错 / 刻度误判 → 任一条 = 零分
⭐ 中考频率★★★☆☆ 中频
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