关键概念
物理
平衡
质量
简介
你有没有想过下面的几个问题：为什么人在背着一个很重的背包时很难保持平衡？小孩子喝水的吸管杯为什么很难翻倒？走钢丝的人是如何做出令人印象深刻的马戏表演的？又或者，也许你想知道，如何让你的玩具车在急转弯时不那么容易翻？在这个实验中，你将用棉花糖、串肉扦和牙签，来研究保持平衡的秘诀。
背景
一个物体的平衡，完全取决与它质量的分布。比如，当你的胸前背着一个很沉的包时，你能很容易地站在人行道的镶边上，而当你把包背在后背上时，这就变成了个不小的挑战。这，与你和背包共同的“质心位置”有关。
物理上来说，一个物体的质心是它整体质量的集中点，是这个物体所有带质量颗粒的平均点。如果质量均匀分布的话，质心就是物体的中心，但是如果质量分布不均匀，质心会偏向比较重的一边——比如一辆车。许多情况下，一些物体的质心并不在物体上，比如呼拉圈的质心就是空隙中间。
材料
牙签
大个的棉花糖
两段木头或者竹扦子
纸，钢笔或铅笔
准备工作
1.穿一个棉花糖到一根扦子的中间，另外两个棉花糖分别穿在扦子的两端。试着把指尖放在中间棉花糖的下面，让它在你手指上平衡。你能做到吗？感觉很简单，还是很难？如果你不能让它平衡，就把中间的棉花糖往另一边挪一挪，直到你找到可以让它在你手指上平衡的点。将这个点定义为初始平衡点。
2.往每个位于端部的棉花糖里戳一枚牙签，再在每个牙签的另一头再穿上一个棉花糖，把这两个棉花糖和另一根扦子连起来，这样你就可以得到一个矩形（每个角上有一个棉花糖，在第一根扦子的中间还有一个棉花糖。）
实验过程
1.把你的指头放在矩形结构的初始平衡点的下面（大部分结构在这个点的下面），试着让这个结构在你的手指上平衡。你能做到吗？和上一个结构相比，保持平衡是要轻松些还是困难些？如果你不能让这个结构平衡，把中间的棉花糖往一边挪一点，直至平衡。
2.在一张纸上画下这个结构。手指再次放在初始平衡点处，试着保持平衡。这个结构是完全水平，还是向一边倾斜？旋转纸，让上面画的结构与你实际结构的角度相同。在这幅画上，用“X”标记你手指的位置，并从此点出发，向下画一条垂直线。
3.现在把手指放在其中一枚牙签的下面，让结构保持平衡。这个结构是否是完全垂直向下的？还是有点倾斜？旋转纸，让上面画的结构与你实际结构的角度相同。在这幅画上，用“X”标记你手指的位置，并从此点出发画一条垂直线。
4.现在，把手指放在离中间棉花糖最远的那个角上的棉花糖下面，让这个结构平衡。这个结构有没有完全垂直地挂着？还是有点倾斜？旋转纸，让上面画的结构与你实际结构的角度相同。在这幅画上，用“X”标记你手指的位置，并从此点出发画一条垂直线。
5.在你的画上，三条线的交点就是你的结构的质心。质心的具体位置在哪里？与中间那个棉花糖的位置有什么关系？
6.重新放置你的结构，让中间的棉花糖在最上面。在中间棉花糖上，再用牙签连上两个棉花糖。把你的手指放在初始平衡点下面，试着让结构平衡。能平衡吗？比之前的结构容易还是困难？
7.重复绘图的步骤，找出三条线的交点，判断结构的质心。基于新的图画，新结构的质心在哪儿？与中间棉花糖的关系是什么？如果发生变化，变化是什么？你为什么这么认为？
补充实验：试着用棉花糖，扦子和牙签构建一些其他结构。这些结构的质心在哪儿？你能通过在特定位置添加棉花糖，而改变质心位置吗？
补充实验：找些非对称物体，比如玩具卡车，看看质量分布是如何影响他们的稳定性的。如果你把卡车停在一个小山坡上，质量的分布是如何影响平衡的？
补充实验：在这个实验的开始，把棉花糖放在一个扦子的中间和两边。用牙签把中间棉花糖固定住，试着让结构在你的手指上平衡，每次添加一个棉花糖。你能在不破坏平衡的情况下，最多加几个棉花糖？再试试其他类似的结构。这些结构是不是能够更稳定，放得下更多的棉花糖？
观察与结果
你有没有发现，最开始那个四边形结构的质心，是在中间棉花糖的正下方？当把更多的棉花糖加到中间那个上面，质心的位置是不是变高了？
如果从质心出发的垂直线能穿过一个物体的平衡点，那个这个结构会更稳定。在这个活动中，平衡点就是你标记X的点——手指的位置，而垂直线就是你画的那条。通过寻找垂直线的交点，你可以弄清出结构的质心在哪里。你应该发现了，第一个四边形角形结构的质心在中间棉花糖的下面，第二个结构的质心上升了一点，在中间的棉花糖中。再加上两个棉花糖，质心就会从向上移动。而且，如果质心在平衡点的下面，物体就更容易保持平衡。然而，如果质心位于平衡点之下，物体就很不容易保持平衡。所以，你做的第一个结构应该不如四边形结构稳定，而第一个四边形结构，应该比后来加了两个棉花糖的结构稳定。
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