青少年VEX IQ机器人实训课程(初级)
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神奇的简单机械

第4课 天平

学习目标

(1)认识杠杆,了解杠杆原理、支点。

(2)了解天平的结构和平衡原理。

(3)学会给物体称重。

阅读与探索

天平是最原始的计重器,是一种测量物体重量的仪器。一般构造为一根直柱上面支着一根横杆,横杆的两侧分别悬挂着一个小盘,如图1.4-1所示。

图1.4-1 天平

起 源

根据记载,早在公元前1500多年,埃及人就已经使用天平了,还有人说,比这个时间还要早,大约在公元前5000年以前就有出现。古埃及的天平虽然做得很粗糙,但是已经有了现代天平的轮廓,成为现代天平的雏形。

观察与思考

天平结构:普通天平主要由立柱、横梁、吊挂系统(绳或杆组成)、底座组成,如图1.4-2所示。

天平可以用来干什么呢?在生活中,如果我们想比较两个物体哪个重哪个轻,并不想知道具体重量值。那天平就是个称量的好工具。

例如,比较一个苹果和一个桃子的轻重,按传统方法会先称量苹果的重量并记录,然后称量桃子的重量并记录,再进行重量值的比较,这样的方法是不是会比较麻烦呢?如果使用天平就很容易对比两个物体的重量大小啦,物体重的一边就会往下,物体轻的那边就会往上。

图1.4-2 天平结构示意图

设计与制作

观察天平的具体结构,分析要制作一个天平需要几部分组成呢?

同学们能使用我们现有的VEX IQ套件来搭建一个天平吗?根据下面的参考步骤,使用VEX IQ套件搭建一个天平。

材料准备
搭建参考

使用我们准备好的材料,构思搭建出天平模型。同学们是不是能搭建出如图1.4-3和图1.4-4所示的小天平呢?或者搭建出其他更不一样的天平模型?快来动手实践一下吧。

评估与测试

同学们能成功自己搭建天平了吗?搭建天平在测试物品之前是水平平衡的吗?如果没有,仔细检查是不是哪个构件没有调整好,测试一下是否已能对一些物体进行测试了呢?

试比较一下一支铅笔和一块橡皮擦的重量大小?两支铅笔和一块橡皮擦的重量比较呢,如图1.4-5和图1.4-6所示。

图1.4-3 天平正面图

图1.4-4 天平俯视图

图1.4-5 铅笔

图1.4-6 橡皮擦

结论与拓展

经过自己动手搭建小天平的测试,同学们得出了什么结论?天平是否达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准吗?例如,不只可以比较两个物体的重量大小,还可以测量单个物体的重量。或者改造成承重能力更好的,载物空间更大的天平。

如果有想法,就动手实践试试吧。

到现在同学们是否已经知道天平运用了什么原理吗?天平运用了杠杆原理。

小知识

  •  杠杆:在力的作用下能围绕着固定点转动的物体就是杠杆。
  •  力的三要素:力的作用点、力的大小、力的方向。
  •  杠杆原理:杠杆处于静止或匀速转动的状态。