不倒尺應(yīng)用了我們熟悉的杠桿原理。杠桿在生活中的應(yīng)用有很多,例如,剪刀、鉗子、開瓶器、錘子等都是很好的體現(xiàn)。大家在生活中還有哪些有趣的發(fā)現(xiàn)呢?它們又用到了我們學(xué)過的哪些原理呢?不妨和伙伴們一起分享吧!
我們將一支筆掛在鋼尺子上,放在桌邊,用手輕輕撥動尺子和筆,可以看見筆和尺子居然不停地?cái)[動,如同一臺永動機(jī)一樣,怎么也不會倒下(如圖1),這被戲稱為“不倒尺”。
大家知道為什么尺子上掛一支筆就能在桌子上反復(fù)擺動而不倒嗎?原理其實(shí)和平衡鳥是一樣的。平衡鳥設(shè)計(jì)了兩只巨大的翅膀,向前方伸展,翅膀獨(dú)特的設(shè)計(jì)會使平衡鳥系統(tǒng)的重心在支點(diǎn)的下方(如圖2)。當(dāng)我們將其嘴尖放在物體上時,它便能穩(wěn)定地立在物體上,很是神奇。如果我們單獨(dú)側(cè)立鋼尺,鋼尺的重心高于支點(diǎn),極不穩(wěn)定,稍微傾斜就會倒下。而在鋼尺的一端別上一支筆,系統(tǒng)的重心就會位于支點(diǎn)的下方,像平衡鳥一樣形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),因而,鋼尺才會立而不倒。
但是,大家有沒有發(fā)現(xiàn),如果掛的筆太輕,尺子會平躺在桌面上。此時,我們需要在筆的下方掛一個重物或者增加筆的數(shù)量。所掛物體的質(zhì)量會影響尺子的傾斜程度,如圖3所示,重物太輕,尺子會斜立在桌面上;如圖4所示,掛的物體較重時,尺子才會直立在桌面上。尺子之所以會傾斜地立在桌面上,實(shí)際上用到了杠桿平衡的原理。大家學(xué)過杠桿的原理以后,可以把力的示意圖畫出來哦。
如圖5所示,如果我們用撲克牌代替尺子進(jìn)行實(shí)驗(yàn),撲克牌能立在桌面上嗎?答案是否定的。我們將不倒尺放在桌子邊緣,從側(cè)面看,尺子本身就是一個杠桿,支點(diǎn)在桌子的邊緣,尺子的重心在支點(diǎn)的左側(cè),而筆的重心在支點(diǎn)的右側(cè)。而撲克牌質(zhì)量太輕,力臂又短,因此,杠桿無法平衡。不僅如此,如果尺子太短或者筆上掛的重物太重,系統(tǒng)也不能維持平衡哦。
(指導(dǎo)教師:王娟娟)