生产生活用具

李湘黔

STEM知识素养

人文知识

杆秤是中国古代最重要的称量工具。因为贸易活动中需要精确称量物品重量，古人利用杠杆原理发明了杆秤。在湖南省长沙市东郊楚墓中出土的公元前700年的文物中，有许多精制的秤杆、秤盘、秤砣，以及系秤盘用的提绳、丝线等。中国汉墓出土的公元前200年前的文物中，有各种各样规格的秤杆、秤砣等。杆秤工艺历史悠久，其起源有多种不同的传说。

相传范蠡从农夫打水的工具受到启发，用一根细而直的木棍，系上麻绳，细直木棍的一端挂货物，另一端系一块鹅卵石作为砣，鹅卵石悬挂距离麻绳越远，能吊起的货物就越多。只要根据物重在细直木上刻出标记，那么称量时就能根据标记读数了。他用南斗六星和北斗七星做标记，一颗星代表一两重，十三颗星代表一斤。因为有些商家缺斤少两，范蠡特地添加“福、禄、寿”三星，以此提醒商家“缺一两少福，缺二两少禄，缺三两少寿”。从此，市场上便有了统一计量的工具——秤。

另一流传较广的说法是木杆秤由鲁班发明，鲁班根据南斗六星和北斗七星在杆秤上刻制十三颗星花，规定十三两为一斤。秦始皇统一六国后，添加“福、祿、寿”三星，改十六两为一斤，并颁布统一度量衡的诏书。

科学知识

杆秤运用的是杠杆原理。我们可以把提点看作是杠杆的支撑点（支点），当杆秤两端平衡的时候，砣作用于杆和物作用于盘的力矩相等（力矩=作用力×作用距离）。根据砣的重力，就可以利用杆秤上的刻度得到被称量物的重量。

STEM活动实践

创意实践

小型杆秤的制作

材料：

细绳、木棍、小塑料碗、20克的螺母、大螺母、直尺、打孔器、小刀等。

创意参考步骤：

1.制作秤盘、提绳。在小塑料碗边缘等距对称打4个小孔，用4根等长的细绳穿过4个小孔，打结固定，然后把四条细绳的另一端系在一起，固定在秤杆上最靠边的小孔处。用一条短细绳穿过秤杆上邻近秤盘的一个小孔，打结便于手提。在盘中放一个大螺母，用来配重。

2.悬挂秤砣。用短红绳系两个大螺母，悬挂在秤杆上。

3.定刻度。提起提绳，使秤杆平衡，此时秤砣的位置就是0刻度点。放一个20克的螺母在秤盘中，移动秤砣位置至杆秤平衡，此位置即为20克。从0刻度点开始到此位置的距离即为20克标准，以此在秤杆上标记刻度。

创意改良

当用自己所制作的秤去称量较重的物体时，可能会出现质量超出称量范围而导致无法读数的情况。能否在只对杆秤结构稍加改造的情况下，利用现有标注印记使用另一套刻度，从而扩大量程？请思考，并尝试写出修正刻度值必要的方程。

创意挑战

1.尝试利用身边的器材，设计制造一个能称量人的体重的杆秤。

2.查阅资料，思考在失重状态下能否使用杆秤称量物体质量，如果能，请说明原因;如果不能，请说明原因并给出合适的称重方法。