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杠杆尺设计中可以省去平衡螺母吗 [复制链接]

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杠杆尺设计中可以省去平衡螺母吗

萧山区朝晖小学    金亚军

    杠杆尺作为中小学生的必学内容,这是由它的生活价值决定,现代机械工程中几乎都有杠杆原理的应用。多年来,小学科学的杠杆教学中,经常用到有平衡螺母的杠杆尺,这在杠杆实验中带来了不必要的干扰因素。在我看了,杠杆原理除了三种省力效果以外,更重要是的理出左边格子数乘以钩码数、右边格子数乘以钩码数的等量关系,而这一关系就需要减少不必要的平衡螺母的干扰。


平衡螺母的存在,操作不便了,也给杠杆实验带来不必要的干扰因素

      于是就设计了自平衡杠杆尺,主要就是把杠杆尺中间挂孔位置上移,降低杠杆尺的重心,以达到杠杆尺的自平衡,这样可以去除平衡螺母


      实际的实验效果完全符合设计要求和实验需要


问题来了,大家觉得杠杆尺的平衡螺母是否有存在的必要?尤其是小学阶段,欢迎畅谈,

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从老教材看,杠杆安排在六年级,学生对器材操作的精度有内需,且也能理解和操作,所以我认为保留。
如果放到低段去,这点精度对低段学生来说根本无法关注到,不如省去。
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回复 2楼wubin98146的帖子

初中老师说,为了考试还是需要的。
但事实上一般的杠杆尺的固定孔都有上移现象,只是不够明显而已。
若是中间的固定孔与杠杆尺左右的钩码挂孔平齐的话,这样的杠杆尺即使用平衡螺母,也是调不平衡的。









关于小学杠杆实验.rar (, 下载次数:170)

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平衡螺母有价值的考点其实是在七年级的天平秤学习当中,才有其必要的价值。

关于杠杆

省教育技术中心 任老师


   1  小学科学讲的是非常粗浅的,省力和费力就看动力臂与阻力臂哪个长,如果相等,那么杠杆就既不“省力”也不“费力”。

其实杠杆平衡的条件是力矩相等,不是力臂相等。如果一个50g的钩码挂在杠杆一侧距离杠杆中心10cm处,那么在杠杆另一侧可用二个50g的钩码挂在距离杠杆中心5cm处,或者用一个25g的重物挂在距离杠杆中心20cm处,杠杆都能平衡。在小学,就简化为费力或者省力。

   2  增加杠杆支点(转轴)与杠杆中心(质心)的距离,可增加杠杆的稳定性,当然同时也降低了杠杆的灵敏度。

为了杠杆稳定,实际的杠杆产品转轴都是在杠杆中心(质心)以上的,标准规定是6mm。当挂了重物以后,杠杆和重物共同的质心下移到杠杆以下空间,挂不同质量的重物,共同质心位置也不同。

   增大杠杆转轴与杠杆中心(质心)的距离,确实可以增加杠杆的稳定性,但是同时也降低了杠杆的灵敏度。在杠杆上提高一点位置不足以解决杠杆两侧取消平衡螺母后因两侧质量略有差别带来的不平衡,设想我们可以把杠杆做以下图3的样子,可大幅度增大转轴与杠杆质心的距离(当然杠杆的质心也要提高的,不再在原来的位置),使得可以取消调平衡螺母杠杆也能自然水平。那会怎样呢?

   假如某杠杆一侧轻一点,调节平衡螺母相等于在轻的一侧端部加1g重物。现在由于提高了杠杆支点的位置,不加这1g重物杠杆也能平衡了。杠杆长500mm,一侧长250mm。那就相当于如果在杠杆上力臂等于25mm处挂不挂10g重物对杠杆的平衡都没有影响,那么杠杆的灵敏度就很差了。就是说如果在杠杆两侧力臂均为25mm处,挂50g重物能与60g重物平衡!

   取消调平衡螺母的方法只能是一根一根调整杠杆的平衡。不用平衡螺母,用锉刀仔细打磨的方法,把杠杆重的一侧略磨去一些,使之平衡。






2019524

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存在既合理,还是有必要的。
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回复 5楼白云的家的帖子

存在也有不合理性的,
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的确,减少不必要的干扰因素,会让实验更加高效、
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回复 5楼白云的家的帖子

存在也有不合理性的,
金亚军 发表于 2019/5/23 21:21:42
不合理自然会淘汰,存在就存在吧
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回复 8楼周王庙师的帖子

存在即合理,更新也是合理的。
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能达到自平衡的话,我觉得小学阶段可省去,教学时强调一下平衡状态好了。
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个人觉得还是需要的,不仅为了考试,这种基本的操作以及科学意识还是要有的。
吕坚
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个人感觉,杠杆尺的核心原理是用力臂和阻力臂之间的等量关系,而这一关系需要有杠杆尺挂孔上移的特点,不然实验是难以成功的。如果杠杆尺挂孔上移,杠杆尺的重心就会下移,稳定性就好,这也是一般杠杆尺的普遍做法。当杠杆尺挂孔上移到一定高度,杠杆尺稳定性就会符合实验平衡要求,当然没有绝对的平衡,此时的平衡螺母就可以省去。对于杠杆尺左右力臂之间的等量关系,还是少一下平衡干扰为好。杠杆尺重心下移还有一个好处是当左右不平衡时,不会导致大偏转,有利于提高实验的可靠性。
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我觉得初中天平是需要读数精确到0.1,因此这点误差有时需要平衡螺母来进行调节
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个人认为,小学中的杠杆尺类似天平秤,所以会有螺母。
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平衡螺母我觉得还是有存在必要的,万一这个平衡尺做得不是很标准,那就有必要用到平衡螺母
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我想这个平衡螺母的存在总有道理的,我们的杠杆尺很难自平衡啊,每次调平衡就是个麻烦事,如果不用平衡螺母就能自平衡,是不是操作更方便?
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我也觉得平衡螺母有存在的价值,虽然现在工艺好了,杠杆尺越来越精确,但适时的调节还是有价值的,一旦有偏差,平衡螺母就能发挥作用!而且有平衡螺母的杠杆尺更专业一些!
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我觉得这是为以后学习天平秤做铺垫,还是要保留的。
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杠杆尺的平衡螺母是为了便于调节杠杆尺的平衡,当然是必要的。小学阶段教师做平衡实验时,我觉得可以把杠杆尺的平衡螺母忽略不计,要不然讲解太复杂了,学生反而不易理解。当然如果用你的方法调节杠杆尺的平衡确实快速有效,那把杠杆尺的平衡螺母去掉完全可以。
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回复 19楼xsyubo的帖子

传统杠杆尺已深入人心,对材料的改进也是逐步推进的,走的人多了自然就成路了,
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回复 17楼酸牛奶的帖子

没有绝对平衡的杠杆尺,我们只是需要进一步提高杠杆尺稳定性。
事实上这样的改进是完全符合实验要求的。
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回复 16楼金近小学李煜鋆的帖子

自平衡杠杆在不挂钩码的情况下,如一楼图示是达到实验要求的。为的就是方便高效!
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回复 8楼周王庙师的帖子

存在即合理,更新也是合理的。
金亚军 发表于 2019/5/24 8:17:02
金老师的总结给力!
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回复 8楼周王庙师的帖子

存在即合理,更新也是合理的。
金亚军 发表于 2019/5/24 8:17:02
金老师的总结给力!
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回复 8楼周王庙师的帖子

存在即合理,更新也是合理的。
金亚军 发表于 2019/5/24 8:17:02
金老师的总结给力!
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@省教育技术中心 任老师  实验的误差是不能避免的,没有完美的实验。就杠杆尺本身挂钩码还是很合适的,至于精确到微重力,已经不是讨论的话题了,因为这是不可避免的。实验是有误差的,我们只能极力避免,但是与理论公式之间距离我们只能精尽力减小,但有是不可能达到的。
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确实不需要,直接把螺母拧掉就行了。
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不过这个工具我还用在了测量空气的重量,用螺母调平衡还是蛮好的。
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回复 28楼不愿长大的帖子

这和测空气重量没有关系,反而是干扰因素。
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个人觉得还是有存在的必要。
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