你知道的杠杆知识有多少？

　　一.《墨经》中有关的杠杆知识

　　墨家是我国古代的一个学派，这个学派的成员多来自生产第一线，有丰富的技术知识和刻苦的钻研精神，研究科学技术的风气特别盛，有不少创造发明，对后世的科学发展起着积极的作用。墨翟是战国初期鲁国人，是墨家的创始人。《墨经》是墨家学者的集体创作。《墨经》一书中有两条专门记载杠杆的原理。一条说：“衡木，加重焉而不挠，极胜重

　　也;右校交绳，无加焉而挠，极不胜重也。”意思是说：在横杆的一端加上重物而不致发生偏转(挠)，那一定是预先固定有石块的一端(即“极”)的转矩，足以胜任重物一端的转矩。此时如果把支点(“交绳”)移近“极”端，即不必另加重物也可以使杠杆偏转，这时是“极”的转矩不能胜任重物的转矩。另外一条是专门从杠杆原理讨论天平与杆秤的。条文是这样的：“衡木：加重于其一旁，必捶——重相若也。相衡：则本短标长，两加焉，重相若，则标必下——标得权也。”这段文字上半段是说天平的。意思是：天平横梁的一臂加重物，另一臂必得加砝码(“必捶”)，两者必须等重，才能平衡。下半段是说杆秤的。意思是说：杆秤的提纽到重物的一臂(“本”)比较短，提纽到秤锤的臂(“标”)比较长，如果两边等重，秤锤一边必下落。为什么呢?因为秤锤对“标”一边的作用过大了。这两条对杠杆的平衡条件说得很全面：有等臂的，有不等臂的;有改变两端重力使它转动的，也有改变两臂长度使它转动的。这样的记载，在世界物理学史上都非常有价值。

　　二.子贡推广桔槔的故事

　　孔夫子(孔丘.公元前551～前479年)有个学生叫子贡(端木赐，公元前520～前?年)。他是当时能与诸侯分庭抗礼的卫国(在今河南省)富商，对有用技术比较关心。有一次他从南方的楚国北返，经过晋国汉阴(在汉水以北)地方，见到一个老头在浇菜。老头采用的是远古的笨办法：从地面开凿一条隧道通到井下，一次次地由隧道下井，用瓦罐打满水抱上去浇菜，既费劲，效率又低。子贡忍不住向老头宣传推广起桔槔来。

　　桔槔是一种用来从井里打水的杠杆装置：在井边立一根直柱，上面悬一根杠杆;杠杆前端挂水桶，后端绑上配重(石头或树段)。不打水的时候，后边的力矩(配重×力臂)大于前边的力矩(空水桶×重臂)，使它的前端翘起挺高。打水的时候，将挂水桶的绳索往下拽。水桶一打满水，又变成前边的力矩(满水桶×重臂)大于后边的力矩(配重×力臂)。这时往上提水，人花的力气就小于一桶水的重量，相当省力。

　　子贡向这位汉阴老头宣传桔槔的好处，说桔槔打水就像温泉的涌溢，一天能浇菜100畦，用力小，效率高。想不到这老头很保守，认为采用新技术会把人心搞乱。他不仅不采纳子贡的意见，反而将好心好意的子贡数落了一顿。这个故事说明，早在两千多年前的春秋时代(公元前770～公元前476年)，我国已经有桔槔了。

　　三.杆秤的发展历史

　　与古代欧洲的希腊、罗马一样，我国的杠杆秤也是先有天平。据古书记载， 远在四五千年前的黄帝时代，我们的祖先就发明了天平。今天我们还能在博物馆里见到2000多年前的春秋战国时代的天平(教科书八年级上册图6-1-4)。 这些古代天平与我们今天在实验室里见到的现代天平基本道理一样，而模样却大不相同。它有一根木质或青铜质的秤杆。秤杆的中点系着提挈用的绳子，两端则各固定悬挂一个秤盘。一个秤盘放待称的物品，另一个秤盘放砝码。有意思的是，当时的砝码是一整套大小不一的青铜圆环。

　　天平的基本特点是秤杆挂砝码的一边(力臂)与挂物品的一边(重臂)长度相等。因此放的砝码应当与待称物品质量相等。这就使天平只适用于称量较轻的物品。要称量几十、几百千克物品，就得放几十、几百千克砝码，这太麻烦!在天平出现2000多年后，古代制秤匠师们终于摸索出“小小秤砣压千斤”的巧办法，把这个问题解决了。不过，这时出现的还不是像今天这样的提系杆秤，而是不等臂秤(如上图)。不等臂秤的特点是：秤杆上有尺寸刻度;挂物品的绳子和挂秤砣的绳子都可以在秤杆上滑移;不再采用成套的砝码，而采用一个重量固定的秤砣。我们在博物馆里可以见到公元前5世纪或更早的齐国(在今山东省北部、东部)、共国(在今河南省辉县等地)不等臂秤的秤砣，和公元前4世纪的楚国宫廷里用的不等臂秤的秤杆。中国发明不等臂秤比欧洲早三个世纪。不等臂秤是杠杆秤家族的第二代。

　　然而，不等臂秤不像后来的提系杆秤那样能直接读出物品的重量，而必须用公式(力臂×秤砣重量=重臂×物品的重量)算出物品的重量，使用起来不太方便。于是在不等臂秤使用1000多年后，到南北朝时代(420～589年)，制秤匠师们又创造出提系杆秤如图。提系杆秤是杠杆秤家族的第三代，算是小孙子。它结构简单，使用方便，一千多年来一直受到普遍欢迎。