考古学家在山西发掘出土了一批石制箭头，经考定这批石制箭头是距今两万八千年的器物。这批石制箭头告诉我们：中华民族的祖先在两万年前，已发现并掌握某些材料具有在外力作用下发生形变且产生一定量的“内应力”，当外力瞬间消失时，形变物体的“内应力”即刻转化为动能的物理原理，并依此原理发明了可远程射杀猎物的先进的“劳动工具”和可随身携带的“防身器”--弓箭。一旦发生战争，“弓箭”又是冷兵器时代的重要武器。 

       中华民族的祖先在劳动过程中不断追求和提高对自己制造的工具及生产的器物的满意度，由此形成了原始的质量意识。弓箭发明以后，在使用的过程中他们不断地发现问题，不断进行改进。从弓的制造方面始终围绕提高杀伤力，不断寻求内应力更强的弓背和弓弦的材料，不断改进制作工艺，可以说追求完美的过程实际是不断制定新的更高的质量技术指标。在发明使用计量器具之前，采用以人体为计量器具的计量定性区别的方法对弓的质量进行判定已出现两种指标：第一项指标是射程;第二项指标是挽力。所谓射程是开弓放箭后，直接比较不同的弓射出的箭的行程远近;所谓挽力是通过人开弓射箭体验不同的弓的挽力强弱。因此“远与近”“强与弱”是以人体为计量器具对弓进行定性区别的测量评定结论。 

       在我国战国时期，《墨子卷十四•各城门第五十二》中有“木弩必射五十步以上”的记载。此记载说明:我国战国时期已开始用测量弓的射程远近来衡量弓和弩的挽力强弱。以“步”作为计量单位对射程进行计量定量分析，通过几何量长度量值的大小反映弓和弩的挽力大小的差异。“百步穿杨”即是以射程表示使用弓弩的射箭技能形成的成语。由此可见，测量弓弩的射程是中国古代衡量弓弩质量由粗放的定性区别向科学的定量分析发展迈出的关键一步，也是探索用“挽力”定量分析的计量方法评价弓弩性能的新的起点。 

       此后，在我国兴起了探索用“挽力”评价弓弩计量性能的计量实践活动。在一些史籍文献中相继出现了“斤”“钩”“石”力值单位，表示弓弩“挽力”的说法，如“三尺剑、六钧弓”的对句,即是讲弓的“挽力”为“六钧力”。令人遗憾的是我们至今也没有我国古代何人、何时发明的测量弓弩“挽力”的计量测量方法的第一手历史资料。 

       现可查到的是，明崇祯十年(1637年),宋应星所著《天工开物•第十五卷•佳兵•弧矢》一章中讲述我国古代制造“弓”“箭”“弩’从选材开始的全部工艺和对弓弩的“挽力”计量标准及测量方法为依据，使我们寻觅到在经典力学牛顿定律产生之前,我国开展“挽力”计量的历史足迹。 

       制弓的“挽力”标准如何划分? 

       《天工开物•第十五卷•佳兵•弧矢》中有记载:“凡造弓视人力强弱为轻重：上力挽一百二十斤，过此则为虎力，亦不数出；中力减十之二三；下力及其半。彀(gòu)满之时，皆能中的。” 

       依此可见，明朝将弓的“挽力”分为四级，分别为：一级--虎力：挽力大于一百二十斤；二级--上力：挽力为一百二十斤；三级--中力：挽力为八十四斤至九十六斤；四级--下力：挽力为六十斤。 

       测量“挽力”的“测力计”及测量方法在《天工开物•第十五卷•佳兵•弧矢》中也有记载:“凡试弓力，以足踏弦就地，释钩搭挂弓腰，弦满之时，推移秤锤所压，则知多少。” 

       按照书中文字描述,“以足踏弦就地，秤钩搭挂弓腰”“推移秤锤所压，则知多少”可知测弓的“挽力”使用的计量器具是杆科。“以足踏弦就地,秤钩搭挂弓腰”用秤钩勾住弓腰向上提，即是用反拉弓的方法复现了挽力开弓的过程;此时，杆秤测量的量是弓的“内应力”。杆秤平衡,依据作用力等于反作用力原理可知“弓的内应力等于挽力”。所以，测量弓的挽力时杆秤是经典的“直读式测力计”。还有用秤钩挂住弓腰，推移秤锤所压即可直读测量结果。按明朝时、杆秤直读的计量单位为(明)斤，读做“jin”，其表示的物理概念是经典力学的“斤•力”。 

       在《天工开物•第十五•佳兵•弧矢》中作者给出了一幅题为“试弓定力”的图示画面。此画面中，一人右手提一支杆秤(钩秤)，秤钩勾着被测之弓的弓弦，弓腰系在地面上的重物之上;左手做推秤砣进行测量的姿势。此图所示的“试弓定力”方法与书中文字所述:“凡试弓力，以足踏弦就地，秤钩搭挂弓腰,弦满之时推移秤锤所压，则知多少。”不完全相同。那到底是以秤钩勾秤弦还是以秤钩勾弓腰?是以足踏弓弦就地还是使弓腰系以重物?是以文字叙述为准还是以图示为准呢?经分析普遍认为这是作者给出了两种使用杆秤测量弓的挽力的测量方法。第一种是按文字叙述的测量过程，计量人员必须手脚并用，测量的结果以在杆秤上的读数为准;第二种使用重物(固定量值砝码)作为开弓的固定量值，其一，可省去人踏弓弦之操作，是减轻计量人员劳动强度的做法，其二，使用固定量值的砝码，可提高挽力测量的准确度。 

       以此，我们可知：中华民族开创了用杆秤“试弓定力”及用“斤•力”表示力值的计量历史。 

       在采用国际单位制之前，使用“米•公斤•秒制”将使一千克质量的物体产生一米每秒平方加速度的力称为一牛顿;使用“厘米•克•秒制”将使一克质量的物体产生一厘米每秒平方加速度的力称为一达因。1901年，第三届国际计量大会依据国际公斤原器在重力加速度为9.80665 米每秒平方所表现的重力，称之为“重力加速度标准值”。随后即形成一公斤力等于9.80665牛顿，或一牛顿等于 0.10197162公斤力的实用计量单位。1985年，我国采用国际单位制，力值计量单位由“公斤力”改为“牛顿”。 

       按明末宋应星著《天工开物》发行于1637年计算，我国发明使用杆秤测量弓的挽力，开创使用“斤力”计量单位比1901年确定使用“公斤力”早 260多年。 

       按明朝一斤等于596.8克计算：虎力之弓的挽力超过71.6公斤力，折合701.68牛顿;上力之弓挽力在71.6公斤力，折合701.68牛顿：中力之弓挽力在(50.13~57.29)公斤力,折合(491.27~561.44)牛顿:下力之弓挽力为 35.8公斤力，折合 350.84牛顿。 “试弓定力”的文献证明了我国古代发明、使用杆秤作为质量计量器具之后，依据杆秤的计量原理，最晚在明代已经将其开发成“直读式测力计”。

       “试弓定力”是中国古代开展测力计量的典型项目。《天工开物•第十五•佳兵•弧矢》所载内容是集我国古代弓弩生产的工艺、质量、标准和产品质量计量检测为一体的技术文件。