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神奇的簡單機械

第4課 天平

學習目標

(1)認識杠桿,了解杠桿原理、支點。

(2)了解天平的結構和平衡原理。

(3)學會給物體稱重。

閱讀與探索

天平是最原始的計重器,是一種測量物體重量的儀器。一般構造為一根直柱上面支著一根橫桿,橫桿的兩側分別懸掛著一個小盤,如圖1.4-1所示。

圖1.4-1 天平

起 源

根據記載,早在公元前1500多年,埃及人就已經使用天平了,還有人說,比這個時間還要早,大約在公元前5000年以前就有出現。古埃及的天平雖然做得很粗糙,但是已經有了現代天平的輪廓,成為現代天平的雛形。

觀察與思考

天平結構:普通天平主要由立柱、橫梁、吊掛系統(繩或桿組成)、底座組成,如圖1.4-2所示。

天平可以用來干什么呢?在生活中,如果我們想比較兩個物體哪個重哪個輕,并不想知道具體重量值。那天平就是個稱量的好工具。

例如,比較一個蘋果和一個桃子的輕重,按傳統方法會先稱量蘋果的重量并記錄,然后稱量桃子的重量并記錄,再進行重量值的比較,這樣的方法是不是會比較麻煩呢?如果使用天平就很容易對比兩個物體的重量大小啦,物體重的一邊就會往下,物體輕的那邊就會往上。

圖1.4-2 天平結構示意圖

設計與制作

觀察天平的具體結構,分析要制作一個天平需要幾部分組成呢?

同學們能使用我們現有的VEX IQ套件來搭建一個天平嗎?根據下面的參考步驟,使用VEX IQ套件搭建一個天平。

材料準備
搭建參考

使用我們準備好的材料,構思搭建出天平模型。同學們是不是能搭建出如圖1.4-3和圖1.4-4所示的小天平呢?或者搭建出其他更不一樣的天平模型?快來動手實踐一下吧。

評估與測試

同學們能成功自己搭建天平了嗎?搭建天平在測試物品之前是水平平衡的嗎?如果沒有,仔細檢查是不是哪個構件沒有調整好,測試一下是否已能對一些物體進行測試了呢?

試比較一下一支鉛筆和一塊橡皮擦的重量大???兩支鉛筆和一塊橡皮擦的重量比較呢,如圖1.4-5和圖1.4-6所示。

圖1.4-3 天平正面圖

圖1.4-4 天平俯視圖

圖1.4-5 鉛筆

圖1.4-6 橡皮擦

結論與拓展

經過自己動手搭建小天平的測試,同學們得出了什么結論?天平是否達到了你所希望的功能效果呢?是否可以把你的天平改造得更精準嗎?例如,不只可以比較兩個物體的重量大小,還可以測量單個物體的重量?;蛘吒脑斐沙兄啬芰Ω玫?,載物空間更大的天平。

如果有想法,就動手實踐試試吧。

到現在同學們是否已經知道天平運用了什么原理嗎?天平運用了杠桿原理。

小知識

  •  杠桿:在力的作用下能圍繞著固定點轉動的物體就是杠桿。
  •  力的三要素:力的作用點、力的大小、力的方向。
  •  杠桿原理:杠桿處于靜止或勻速轉動的狀態。
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