自制不倒翁_物理知识

2．自制不倒翁

不倒翁是我们小时候常玩的玩具，即使是今天它也是深受小朋友喜欢的玩具之一。现在，我们不用花钱，只要肯动脑、动手就可以做一个！一起来试试吧！

Tools　材料和工具

●废乒乓球

●橡皮泥（可用质地较黏的泥替代）

●一个大螺母（在比乒乓球直径小的前提下尽可能大）

●可乐瓶

●胶带

●白纸

●水彩

●壁纸刀

●剪刀

Process　游戏步骤

（1）用刀将乒乓球沿中线切成两半，取其中一半将大螺母放入并用橡皮泥固定在乒乓球半球内。

（2）用可乐瓶塑料皮制作一个下部半径与乒乓球直径大小相同、高度约为4厘米的圆锥，在圆锥外面粘一层白纸。

（3）用胶带将圆锥与加工好的乒乓球粘在一起，如图所示。

（4）发挥你的想象力，在做好的不倒翁上画一幅小画作为装饰。

玩法1：将不倒翁放在水平桌面上，待其静止后，无论你让它向哪个方向偏离一个角度，在放开手后它都会摇摆起来。如果你观察的时间足够长，它最终仍会恢复到原来的状态。

玩法2：你可以找几个（或自己做几个）相同的不倒翁，然后再找一块比不倒翁稍宽一点的长bō璃板或塑料板，在保证能够把不倒翁相隔3～4厘米整齐排列在上面的前提下尽可能短一些；再找两个易拉罐。易拉罐放在比较光滑的水平面上与长板组成一个小车，最后将不倒翁依次排列放在长板上，一只手固定住长板，另一只手使所有不倒翁左右摆动起来，放开固定长板的那只手。开始时每个不倒翁的摆动互不相干，整体上看没有什么规律可言。而放开固定的手后，发现长板发生左右微微的摆动。再过一段时间所有不倒翁摆动的步调一致了。

Physics　物理原理

玩法1：不倒翁的结构决定了它的重心位置比较低。静止时，它受到的重力延长线通过它与水平面的接触点（重心与其跟水平面上接触点的连线沿竖直方向），这时我们称不倒翁处于“平衡状态”；如果我们把不倒翁与水平面的接触点叫做“支点”，那么这个“支点”在不倒翁摆动过程中不断变化，而它静止时的支点却只有一个。当使静止的不倒翁偏离一定角度后，重力作用线不再通过支点。放开手后重力的力矩使不倒翁发生转动，使它处于“不平衡状态”。当它转到重心与支点连线沿竖直方向时它具有一定的转动速度，但由于惯性它不可能立即停下来，它会继续转动而造成新的不平衡状态。如此往复，不倒翁会摆动很长一段时间，最终在阻力作用下重新回到平衡状态。

玩法2：这是一种自然的调整过程，放开手后，每个不倒翁会通过长板相互干扰、相互影响，从步调不一致到步调一致。

相关规律

1．重心位置低的物体比重心位置高的物体稳定性好。

2．重力作用线超出支撑底面的物体不稳定（会倒下）。

想一想

建造高楼用的塔吊有长长的伸展臂，你注意到在伸展臂后端和塔吊底部都有一些铁块么？你能说说它们的作用吗？

超级链接

一块水平放置的砖头，不论雨吹风打，总是稳稳地呆在原地。如果把它竖起来，一有风吹草动它就可能翻倒。这是因为砖头平放时，重心很低，接触地面的面积又很大，也就是说，它的重心较低，不容易翻倒。

重心低有利于物体的稳定在实际生活中的应用很多。如果你到过工厂，会发现许多机器设备的机座都比较大，也很沉，目的就是防止机器翻倒，增加机器的稳定性。往车或船上装货物时，是把重的东西放在下面，还是把轻的东西放在下面呢？你一定猜到了，要先把重的东西放在底部。因为这样一来，整个车或船的重心较低，可以保证行驶的安全。大型货轮就有“压仓物”，它们的作用是降低货轮的重心使它具有较好的稳定性，提高抗风浪能力。

例如近年来的赛车，为了降低所使用的赛车的重心高度，制造出了更加低矮的“低悬挂”型赛车。对于低悬挂型的赛车来说，由于以下的各种原因可能造成的翻车事故，是不大容易发生的：赛车在侧向气流作用下而翻车；在和其他车碰撞后而翻车；以及赛车本身由于某种原因而产生了横滑所造成的翻车。换句话说，由于低悬挂型赛车在正常行驶状态时重心极低，要把它弄翻，从正常的平衡状态，翻到车的侧面着地或车的顶面着地的另一个平衡状态，是不太容易的。

再如，走钢丝演员在一根高空钢丝上表演的时候，重心总是在支持面上的，而支持面又很小，怎样保持稳定性呢？它是通过调整姿态，使重心总是在支持面的正上方而保持平衡的。一般的走索演员在表演时要手持一根长长的平衡杆，主要通过调整平衡杆的位置来调整整体重心的位置，以保持平衡。有经验的演员，则可以不要平衡杆，通过自己的身体姿态进行调整，而使身体的重心保持在钢丝绳的正上方。

高空走钢丝表演

格斗比赛的时候，重心低不易被击倒。羽毛球比赛的前场平抽球时身体需要放低重心，否则容易下网。乃至我们外出游玩时爬山走下坡也要放低重心，增加身体的稳定性。