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杠桿原理的使用

佚名 2025-03-26 11:33:50

杠桿的使用或許可以追溯到原始階段。當(dāng)原始人拾起一根棍棒與野獸搏斗

、或用它撬動一塊巨石
，他們實際上就是在使用杠桿。石器時代人們所用的石刃
、石斧
，都以天然繩索將它們和木柄捆束在一起；或者在石器上鑿孔
，裝上木柄。這表明他們在實踐中懂得了杠桿的經(jīng)驗法則：延長力臂可以增大力量
。杠桿在中國的典型發(fā)展是秤的發(fā)明及其廣泛應(yīng)用。在一根杠桿上安裝吊繩作為支點
，其一端掛上重物
，另一端掛上砝碼或秤錘，就可以秤量物體的重量
。古代人稱它為“權(quán)衡”或“衡器”
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！皺?quán)”就是砝碼或秤錘，“衡”是指秤桿
。《呂氏春秋·古樂》中記載：黃帝使伶?zhèn)悺霸鞕?quán)衡度量
?div id="jfovm50" class="index-wrap">！薄妒酚洝は谋炯o(jì)》記載夏禹“身為度，稱以出”
?div id="jfovm50" class="index-wrap">？赡埽袊缭?000多年前就有雛型的權(quán)衡器
。不過
，迄今為止，考古發(fā)掘的最早的秤是在長沙附近左家公山上楚墓中的天平
。它是公元前第四到第三世紀(jì)的物品
，是個等臂秤
。不等臂秤可能產(chǎn)生于春秋時期
。古代中國人還發(fā)明了有二個支點的秤，俗稱銖秤（圖2-1）
。使用這種秤
，變動支點而不需要換秤桿就可以秤量較重的物體。這是中國人在衡器上的重大發(fā)明之一
，也表明中國人在實踐中完全掌握了阿基米德（公元前287—前212年）杠桿原理
。

圖2-1古代幾種秤示意圖1.楚墓中的天平與砝碼；2.不等臂秤

；3.銖秤?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">！赌?jīng)》一書最早記述了秤的杠桿原理
。《墨經(jīng)》是戰(zhàn)國時期以魯國人墨翟為首的墨家著作
。墨翟和他的弟子們以刻苦耐勞
、參加生產(chǎn)、勇敢善戰(zhàn)著稱
。因此
，他們的著作中留下了許多自然科學(xué)知識。《墨經(jīng)》將秤的支點到重物一端的距離稱為“本”（今稱為重臂）
，將支點到權(quán)一端的距離稱為“標(biāo)”（今稱為力臂）
。書中寫道：（1）當(dāng)重物與權(quán)相等而衡器平衡時，如果加重物在衡器的一端
，重物端必定下垂
；（2）如果因為加上重物而衡器平衡，那是本短標(biāo)長的緣故
；（3）如果在本短標(biāo)長的衡器兩端加上重量相等的物體
，那么標(biāo)端必下垂（圖2-2）
。墨家在這里將杠桿平衡的各種情形都討論了。他們既考慮了“本”與“標(biāo)”相等的平衡
，也考慮了“本”與“標(biāo)”不相等的平衡
；既注意到杠桿兩端的力，也注意到力與作用點之間的距離大小
。雖然他們沒有給我們留下定量的數(shù)字關(guān)系
，但足以將杠桿的平衡條件敘述得十分全面了。這些文字記述肯定是墨家親身實驗的結(jié)果
，它比阿基米德發(fā)現(xiàn)杠桿原理要早約200年
。

圖2-2《墨經(jīng)》討論杠桿原理桔槔也是杠桿的一種。它是古代的取水工具

。作為取水工具，一般地用它改變力的方向
。作其他目的使用時
，也可以改變力的大小，只要將桔槔的長臂端當(dāng)作人施加力的一端即可
。春秋戰(zhàn)國時期，桔槔已成為農(nóng)田灌溉的普通工具
。

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