漂浮鐵鎚

原始設計者：陳亮洲

簡介：

重心，是在重力場中，物體處於任何方位時所有各組成支點的重力的合力都通過的那一點。規則而密度均勻物體的重心就是它的幾何中心。不規則物體的重心，可以用懸掛法來確定。物體的重心，不一定在物體上。

活動說明

目的

簡述槓桿原理的特性與重心的特性。

原理

當一個系統靜止平衡時，作用在系統上的各力矩總和為零，這種現象稱為槓桿原理。

槓桿原理的應用，分為三種：

1. 支點位於施力點與重物之間。例如：剪刀、老虎鉗、翹翹板就是利用這種槓桿。
2. 抗力點位於支點及施力點之間。例如：手推車、開瓶器、裁紙刀就是利用這種槓桿。
3. 施力點位於支點及抗力點之間。例如：鑷子、筷子、掃帚就是利用這種槓桿。

活動一：不同重也能平

材料準備

• 一個支點
• 一個槓桿
• 重物

活動流程

• 拿出槓桿，在兩邊力臂3：5的距離，放入5：3質量的重物，使其平衡。
• 老師將手臂伸出，並叫學生吊在手臂的不同位置

活動二：漂浮鐵鎚

重心，是在重力場中，物體處於任何方位時所有各組成支點的重力的合力都通過的那一點。規則而密度均勻物體的重心就是它的幾何中心。不規則物體的重心，可以用懸掛法來確定。物體的重心，不一定在物體上。

材料準備

• 尺(一把)
• 鐵鎚(一把)
• 釣魚線(適當長度)

活動流程

活動三：找出不規則剛體的重心(影片在上面的 3:25 處)

如上圖左，找出一不規則輪廓物體的重心。如上圖中，懸吊固體，向下畫第一條鉛垂線；如上圖右，再換個懸吊點，再向下畫第二條鉛垂線；兩條鉛垂線的交點，即為固體的重心。

如再轉換其他懸吊點，向下畫鉛垂線，還是會通過上述的重心。

探究問題

生活中有哪些利用槓桿原理的例子？

Ans: 指甲刀、開罐器、掃把、筷子

為什麼懸掉鐵鎚的尺不會傾倒到桌子以外？

Ans: 只要物體的重心在支撐點的正上方或正下方，物體就可以維持平衡。此例中，支撐點(面)在桌面上方與尺接觸的那一片空間；而鐵鎚的大多數重量位於鎚頭上，使得「尺、線、鐵鎚聯合體」的重心，位於桌面下方，且剛好在支撐面的正下方，此時支撐點(面)左方的力矩與右方的力距剛好相等，系統就會維持平衡。

怎麼找出不規則剛體的重心？

Ans: 先找一個端點黏上一條細線，拉起直線，使物體自由下墜，待停止不動便能找到第一條延伸自細線的直線(鉛垂線)，將此直線畫在物體上，隨後再找第二個端點，以同樣方法畫出第二條鉛垂線，兩鉛垂線線會交於一點，即為重心。