悬指 起重物——认识杠杆、作用力与反作用力

　　说出“给我一个支点，我能撬起整个地球” 的阿基米德不仅发现了杠杆原理，还证明了物体在液体中所受的浮力等于它所排开液体的重量，这一结果后来被称为阿基米德原理，即浮力定律。

　　相传有这样一个故事：希伦王让工匠打造了一顶纯金王冠，国王疑心工匠私吞了黄金，但王冠的重量又没有减少，这个问题可难倒了国王和诸位大臣。

　　于是，国王召见阿基米德，让他鉴定纯金王冠是否掺了假。最初，阿基米德面对这个难题也是无计可施。

　　有一天，当他坐进澡盆时，看到水往外溢，突然想到可以用测定固体在水中排水量的办法来确定固体的体积。他兴奋地大喊：“找到了！找到了！”

　　阿基米德来到王宫，把王冠和同等重量的纯金分别放在两个盛满水的盆里。结果，放王冠的盆里溢出来的水更多，这就说明王冠和纯金的重量虽然相同，但王冠的体积更大，两者的密度并不同，所以王冠里掺了假。

　　这次试验的意义远远大过查出金匠欺骗国王，阿基米德从中发现了浮力定律。

　　在本期的实验中，我们将两杯重量不等的水放在杠杆两端，把手指伸进重量轻的水杯。在不触碰杯底的情况下，重量轻的水杯能撬起对面那个更重的水杯吗？

　　实验材料

　　搅拌棒1 根、量杯2 个、电池1 节、红蓝色素各1 瓶（也可不用色素）、钢尺1 把、清水1 瓶。

　　实验步骤

　　1. 往两个量杯中分别倒入70 毫升和60 毫升的清水。为便于区分，分别滴入蓝、红色素。

　　2. 用电池作为支点，将钢尺置于电池上，使之处于平衡状态。

　　3. 将两个量杯分别放置在钢尺两端，由于蓝色水更多，轻而易举地就能撬起红色水的水杯。

　　实验现象

　　在被撬起的红色水的水杯中，尝试伸入一根手指，注意不要触碰到杯壁，蓝色水的杯子丝毫未动。

　　把两根手指悬于红色水的水杯中，蓝色水的水杯慢慢被撬起，且手指越往下探，蓝色水的水杯被撬起得就越高。

　　实验结论

　　红色水的水杯为何能将蓝色水的水杯撬起来呢？

　　我们知道，手指伸进水里会受到浮力作用，根据阿基米德提出的浮力定律可知，手指越往下伸，红色水的水位就会升得越高，手指所受的浮力也就越大。根据牛顿第三定律，我们知道力不能离开物体单独存在，两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反。当水对手指的浮力越大，手指对水的反作用力也就越大，正是这股反作用力撬起了对面蓝色水的水杯。

　　看似需要按压红色水的水杯才能把蓝色水的水杯撬起来，可是只要了解一些力学知识，就完全可以“借力”达到想要的效果。就像这句话所说： “如果不学物理，那么你的生活将充满奇迹！”

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