关键概念
物理
力
重力
质量
杆
介绍
当白天变短，傍晚天黑得早时，许多人享受烛光。蜡烛也是做科学的好工具，所以为什么不把两者结合起来，为你的科学增添一点光呢?在这个活动中，你将使用蜡烛来研究跷跷板的平衡力。
背景
跷跷板是典型的儿童游乐场设备。它们不仅玩起来很有趣，而且还提供了一个很好的机会去探索一种简单的机器，这种机器的设计是用来举起比你的力量所能承受的重得多的物体。跷跷板是一种特殊类型的杠杆;它由一根连接在支点上的长梁组成。只要你把重量放在一端，坐在梁的一边，它就会掉到地上。这是因为重力作用在你身体的重量上，把它和光束拉下来。横梁的重量取决于你的体重。你越重，引力就越大。为了再次平衡横梁，你需要在另一边有一个反作用力。一种可能是在横梁的另一侧放置另一个同样重量的人。一旦相同的力向下拉梁的每一边，跷跷板是平衡的。
然而，你可能从经验中知道，重要的不仅是体重，还有人们坐在横梁上的位置。两个身体质量相同的人坐在横梁的相对一侧，仍然可以通过移动距离或距离横梁中心更近来改变平衡，使跷跷板旋转。梁的旋转是由扭转力引起的，也称为扭矩，它考虑了向下拉梁的力和作用力的位置。
根据杠杆定律，当左右转动力相等时，跷跷板停止转动，相互抵消。这个定律也解释了为什么你能用杠杆举起很重的东西。当一侧的物体太重而你举不起来时，你只需要远离横梁的中心，直到你的转向力大于另一侧的物体。
谁能想到这么简单的活动竟会涉及这么复杂的物理?不要担心这听起来很复杂;一旦你尝试这个项目——使用蜡烛做成的跷跷板——它将变得更加明显!
材料
两个完全相同的生日蜡烛
强大的磁带
比蜡烛直径还大的针
铝箔
刀
两杯一样高的
更轻的
成年助手
使用蜡烛的安全地点和表面
准备
把生日蜡烛两端绑在一起，这样两个灯芯就朝相反的方向。
在你的工作区域放一大块铝箔纸，防止蜡溢出。
将两个玻璃杯放在铝箔纸中间，相邻放置。眼镜之间的缝隙应该小到可以让针穿过它。
让一个成年人把针穿过蜡烛的侧面，正好在两根蜡烛的两端相接的地方。它应该正好位于两个wicks之间。如果把针插入蜡烛太困难，试着在把针插入蜡烛之前用火焰加热它。
过程
把蜡烛放在两个杯子之间的空隙里，这样在蜡烛两边伸出来的针的部分就会落在每个杯子的边缘上。当蜡烛放在玻璃杯中间时，你会注意到什么?你能看出你的实验装置和跷跷板有什么相似之处吗?你的蜡烛跷跷板的支点在哪里?
如果你的蜡烛跷跷板不平衡，改变蜡烛针的位置。一旦针准确地放置在两支蜡烛中间，跷跷板应该是平衡的。为什么针必须正好在蜡烛中间才能平衡跷跷板?
确保蜡烛的整个表面都用铝箔覆盖。
一旦蜡烛达到平衡，且不会掉下来，请您的成人助手仔细点燃两支蜡烛。不要同时点两支蜡烛——等几秒钟再点第二支。你认为如果两支蜡烛同时点燃会有什么不同吗?
观察两支蜡烛如何燃烧，观察你的蜡烛跷跷板的运动。一段时间后跷跷板会怎样?它是保持平衡还是开始移动?如果你看到了移动，你能解释为什么蜡烛跷跷板在移动吗?
一旦蜡烛燃烧了大约四分之一，吹灭两支蜡烛，切掉其中一支蜡烛的顶部(大约一厘米，或半英寸)。你认为这会如何影响跷跷板的平衡?
再把蜡烛放在玻璃杯之间，这样，插在蜡烛两边的针就会放在玻璃杯的边缘。跷跷板还和以前一样平衡吗?为什么?
让你的成人助手用和以前一样的方法点燃这两支蜡烛。
看着蜡烛燃烧，观察发生了什么。跷跷板又动了吗?你的结果与之前的观察有何不同?
务必在两支蜡烛完全燃烧之前把它们吹灭。
另外:重复这个动作，这次不要把针放在蜡烛的中间。一边应该更重，就像你切蜡烛的顶部一样。然而，这一次，只点燃了蜡烛较长的一面。然后看着蜡烛燃烧。这次的蜡烛跷跷板怎么样了?它开始移动了吗?你能解释一下你的观察结果吗?
观察和结果
你有没有注意到你正在建造的东西就像一个跷跷板?两根绑在一起的蜡烛形成了一根长长的光束，连接在针上，针充当枢轴(或支点)。蜡烛光束可以像真正的跷跷板一样自由地从一边转到另一边。因为你不会像在操场跷跷板上那样在蜡烛上增加额外的重量，所以唯一拉下蜡烛的力就是蜡烛本身的重量。为了平衡跷跷板，很重要的一点是，拉下横梁两边的力完全相等。只有当指针正好放在蜡烛的中间时，这才成立。如果一边稍微长一点，这也会使它更重，它会下降，正如你可能观察到的。然而，如果针放在中间，两边向下的引力应该相互抵消，它应该保持平衡。
一旦你点燃蜡烛，情况就会改变。当蜡烛燃烧时，会发生一种化学反应，把蜡烛蜡转变成气体。你可能也注意到固体蜡变成了液体，滴在铝箔上。燃烧和滴下的蜡会使蜡烛变短，因此更轻。当蜡烛的这一边变轻时，它向上移动，而另一边变重时，它向下移动。当另一根蜡烛失去蜡并再次变轻时，旋转就会反转。这种跷跷板运动的关键在于两支蜡烛在同一时间燃烧的蜡量不同。这就是为什么你要一个接一个地点燃它们的原因。如果两支蜡烛在完全相同的时间开始燃烧，同时失去相同数量的蜡，蜡烛跷跷板将保持平衡。
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