关键概念
物理
几何
重力
质心
引言
花一点时间，你可能很容易找到圆形和正方形等简单形状的中心。 但是，如何找到诸如狗或猫的图画等不规则形状的“中间”位置呢？ 这个项目将向你展示如何仅使用绳子和回形针来完成它！
背景
你如何定义物体的确切中心？ 一种方法是找到物体的质心。 质心是当你尝试将其放在指尖上时，物体将在此点保持平衡的点。 或者，如果你悬挂一个物体，例如钉子上的相框，质心将直接悬挂在钉子下方。
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对于对称物体，找到质心相对容易。 例如，对于矩形相框，你知道质心位于矩形中间，你可以用尺子找到它。 当你悬挂相框时，你会确保它在钉子上居中 - 否则它会向一侧倾斜并偏离中心。 这同样适用于其他对称物体，例如球形篮球； 你知道质心位于球体的中间。
那么诸如狗或猫或人等不规则形状的物体呢？ 现在找到质心就不那么容易了！ 此活动将向你展示如何使用与上面提到的悬挂相框相关的技巧，找到你从纸上剪下的任何二维形状的质心。 如果你将一个形状从一个点悬挂起来，你知道质心将始终直接位于该点下方。 因此，如果你从两个不同的点（一次一个）悬挂一个形状，并从每个点画一条直线，那么质心就是这些线相交的地方。 这种技术可用于任何不规则的二维形状。 不相信吗？ 尝试此活动找出答案！
材料
纸（较重的纸，例如建筑纸、卡片纸或麦片盒侧面的薄纸板效果最佳。）
剪刀（如有必要，请让成人帮助剪裁，尤其是在较厚的材料上。）
绳子
铅笔
尺子
两个回形针或一个图钉和另一个你可以绑在绳子上的小而相对较重的物体（例如金属垫圈）
准备
剪下一段大约一英尺长的绳子，并在每端系上一个回形针。（或者，你可以在一端使用任何其他小物体，例如金属垫圈，这将作为配重，而在另一端使用任何其他小的尖头物体，例如针或图钉，这将用于刺穿纸张。）
步骤
从一个简单的形状开始：剪下一张矩形的纸或纸板。 你能猜到矩形的质心在哪里吗？ 如果可以，请使用尺子测量你认为它的位置，并用铅笔标记此位置。
在纸张边缘周围打几个小孔。 使它们尽可能靠近边缘，而不会撕破纸张。（这对该技术的准确性很重要）。 孔的精确位置并不重要，但是如果将它们均匀地分布在边缘周围（而不仅仅是将两个孔彼此相邻），则此技术效果最佳。
现在，将一端的回形针（或图钉）穿过其中一个孔，使其充当悬挂钩。 确保纸张可以轻松地从钩子上摆动，并且不会卡住（如有必要，来回旋转几次以松开孔）。
抓住你的“钩子”，将纸张靠在墙上。 让纸张自由摆动，并确保绳子可以垂直向下悬挂并且不会卡住。
使用铅笔和尺子在纸张上沿着绳子画一条直线。这条线是否穿过你之前预测的质心？
现在，将你的纸张从另一个孔悬挂起来，然后重复该过程。这条线与第一条线的交点在哪里？
使用不同的孔重复该过程几次。所有线都相交在同一点吗？
现在剪出一个不规则的形状。你可以剪出一个“斑点”或画一些类似狗或猫的东西，然后剪出轮廓。 确保你剪出的形状保持坚硬和平坦。（也就是说，不要剪出可能很软的非常薄的部分。）你能使用尺子来预测不规则形状的质心将在哪里吗？ 这要困难得多！
在不规则形状的边缘周围打孔并重复该活动。 一次一个，将形状和绳子从其中一个孔悬挂起来，并沿着绳子画一条线。这些线的交点在哪里？ 这与你预测的相符吗？
附加：如果你使用足够坚硬的材料来剪出你的形状（例如纸板），你是否可以尝试将其在质心处放在你的指尖上保持平衡？ 如果你尝试在另一个点保持平衡会发生什么？
观察和结果
你应该发现矩形的质心正好在中间，沿宽度的一半和高度的一半。 你可以使用尺子轻松地找到这个点。 然后，当你将矩形从其边缘上的孔悬挂起来时，无论你使用哪个孔，绳子都应始终穿过该点。 尽管预测不规则形状的质心要困难得多，但相同的原理仍然成立。 无论你将不规则形状从哪个点悬挂起来，绳子都将始终穿过质心。 因此，如果你从两个或多个点（一次一个）悬挂它，则可以找到这些线的交点——这就是质心。
请注意，由于活动中的微小变量（例如钩子上的摩擦力会阻止纸张完美旋转或孔不够靠近纸张边缘），如果你绘制多条线，它们可能不会都相交在完全相同的位置，但它们仍然应该彼此非常接近。
更多探索
重力与质心的乐趣（pdf），来自重力恢复和气候实验
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