關鍵概念
物理學
平衡
質量
導言
你有沒有想過，為什麼揹著沉重的揹包時更難保持平衡？或者為什麼很難讓幼兒的吸管杯翻倒？或者走鋼絲演員是如何完成他們令人印象深刻的馬戲表演的？或者，也許你想知道如何讓你的玩具車在高速轉彎時不容易翻倒。在這個活動中，你將使用棉花糖、烤肉串和牙籤來研究平衡。繼續閱讀，享受一些粘稠又美味的平衡樂趣吧！
背景
物體的平衡與質量的分佈密切相關。例如，當你把沉重的揹包放在身前時，你可能會覺得很容易站在路緣的邊緣，但當揹包高高地放在背上時，就會變得相當具有挑戰性。這與你和揹包的組合質心在這些場景中如何變化有關。
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在物理學中，物體的質心是物體所有質量都可以被視為集中於一點的位置。它是物體質量粒子的加權平均值。如果質量均勻分佈（例如呼啦圈），它將在物體的中心，但如果質量不是均勻分佈（例如汽車），它將移向物體的較重側。在某些情況下，質心是物體外部空間中的一個點。例如，呼啦圈的質心在其空心中間。
材料
• 牙籤
• 大棉花糖
• 兩根木製或竹製烤肉串（處理尖端鋒利的烤肉串時請小心）
• 紙和筆或鉛筆
準備
• 在一根烤肉串上，將一個棉花糖放在中間，兩端各放一個。將你的手指尖放在中間的棉花糖下，嘗試用手指平衡該結構。你能平衡它嗎？容易還是困難？如果你無法平衡它，將中間的棉花糖稍微移動到一邊或另一邊，直到找到合適的點，使你能夠用手指平衡該結構。我們將這個點稱為原始平衡點。
• 在每個末端棉花糖中戳入一根牙籤。在每根牙籤的末端新增一個棉花糖，並用另一根烤肉串連線兩個新的棉花糖，這樣你就得到一個矩形形狀（每個角上都有一個棉花糖，並且一根烤肉串的中心有一個棉花糖）。
步驟
• 將你的手指放在新矩形結構上的原始平衡點下方（大部分結構都懸掛在該點下方），並嘗試用手指平衡它。你能平衡它嗎？比平衡簡單的結構更容易還是更難？如果無法平衡這個矩形，將中間的棉花糖稍微移動到一邊或另一邊，直到你可以。
• 在一張紙上畫出結構，然後嘗試再次將手指放在原始平衡點下平衡該結構。該結構是完全水平的，還是向一側傾斜？旋轉你繪畫所在的紙張，使其與實際結構的角度相同。在你的圖紙上，用“X”標記你的手指所在的位置，並從X處向下畫一條垂直線。
• 現在，將手指放在其中一個牙籤下平衡該結構。該結構是完全垂直懸掛還是傾斜？旋轉你繪畫所在的紙張，使其與實際結構的角度相同。在你手指所在的位置標記一個X，並從X處向下畫一條垂直線。
• 現在，將手指放在距離中間棉花糖最遠的一個角棉花糖下平衡該結構。該結構是完全垂直懸掛還是傾斜？旋轉你繪畫所在的紙張，使其與實際結構的角度相同。在你手指所在的位置標記一個X，並從X處向下畫一條垂直線。
• 在你的圖紙上，三條線相交的區域是你結構的質心。你的結構的質心在哪裡？它與中間的棉花糖有什麼關係？
• 重新調整你的結構，使中間的棉花糖在頂部。在中間的棉花糖上，使用牙籤再附加兩個棉花糖，使其聚集在中間的一個附近。將你的手指放在原始平衡點下，嘗試平衡它。你能平衡它嗎？比平衡之前的結構更容易還是更難？
• 重複你之前所做的繪圖步驟，以確定三條線相交的位置，並找出現在的質心位置。根據你的新繪圖，你新結構的質心在哪裡？它與中間的棉花糖有什麼關係？如果它發生了變化，它是如何變化的？你認為這是為什麼？
• 額外：嘗試使用棉花糖、牙籤和烤肉串構建其他結構。你其他結構的質心在哪裡？你可以透過在特定位置新增棉花糖來改變它嗎？
• 額外：找到一些不對稱的物體，例如玩具卡車，看看它們的質量分佈如何影響它們的穩定性。如果你將玩具卡車停在山坡上，它的質量分佈將如何影響其平衡？
• 額外：正如你在活動開始時所做的那樣，拿一根烤肉串，在中間放一個棉花糖，兩端各放一個。使用牙籤將棉花糖堆疊在中間的棉花糖上，每次新增另一個棉花糖時，嘗試用手指平衡該結構。你可以新增多少個棉花糖直到你無法再平衡該結構？製作其他結構，並同樣嘗試堆疊棉花糖，直到它們不再穩定。其他結構可以容納更多堆疊的棉花糖嗎？這是否表明它們的基本結構可能更穩定？觀察和結果
你是否發現原始矩形結構的質心正好位於中間棉花糖的下方？當你向中間的棉花糖新增兩個額外的棉花糖時，你是否發現質心向上移動了？
如果從物體的質心引出的垂直線穿過平衡點，則該物體將更穩定地保持平衡。在這個活動中，平衡點是你用X標記的位置，也就是你的手指所在的位置，而垂直線與你繪製的線相同。（這條垂直線也稱為鉛垂線。）透過找到垂直線相交的位置，你可以找出結構的質心所在。你應該會發現第一個矩形結構的質心在中間棉花糖的下方，而第二個矩形結構的質心更高，在中間棉花糖內。在中間棉花糖頂部新增另外兩個棉花糖應該會使質心更高。此外，如果物體的質心位於平衡點下方，則該物體應更穩定地平衡，但如果質心位於平衡點上方，則該物體將不穩定。因此，你製作的第一個結構（僅有三個棉花糖）應該比矩形結構更不穩定，同樣，原始矩形結構應該比添加了兩個棉花糖的結構更穩定。
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