資源簡介

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5.改變世界的機械
教科版八年級物理下冊
情境導入
盾構機是南水北調穿黃工程施工期間用到的大型機器。它們由許多簡單機械構成。
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盾構機原理
杠桿
滑輪
新課探究
知識點1 簡單的機械家族
輪軸
斜面
螺旋
從杠桿到輪軸
可以把杠桿改造成可連續轉動的機械嗎？
由兩個半徑不等的圓柱固定在同一軸線上組成，大的稱為輪，小的稱為軸。
1.輪軸：
轆轤是典型的輪軸，其結構如圖所示。
r
O
R
A
B
F2
F1
轆轤
輪軸原理
FR = Gr
動力作用在輪上，輪軸是一個省力杠桿，但費距離。
輪軸實質可看做是一個可以連續轉動的杠桿。
在實際應用中，為了使用方便或節約材料，常用桿狀物體來代替大輪。
輪軸主要功能：
一、是改變用力大小
二、是改變物體的運動速度
它將直線運動和圓周運動互相聯系起來，實現了二者的相互轉化，是機械傳動的重要裝置。
針對訓練
如圖所示，自行車的腳踏和牙盤構成一個輪軸，而輪軸實質上是利用杠桿原理工作的。經測量，腳踏到軸心的距離 R = 25 cm，帶動鏈條的牙盤半徑 r = 15 cm。若腳踩腳踏所用的力 F = 15 N，則鏈條所產生的拉力為_____N。
FR = F拉r
25
是與水平面成一定夾角的傾斜平面。
2.斜面：
利用斜面搬運
徒手搬運
通過斜面將一個大箱子推進車廂，通常要比徒手搬運更省力。
斜面省力原理
利用斜面這個機械所做的功是：FL
不利用機械直接把物體抬高h，所做的功：Gh
根據功的原理，如果不計物體與斜面之間的摩擦：FL = Gh
因 L＞h，所以 F＜G
即，利用斜面可省力，但要費距離。
斜面長是斜面高的幾倍，拉力或推力就是物體所受重力的幾分之一：
思考：斜面屬于什么樣的簡單機械？有什么特點？
指出圖中斜面的有用功、額外功和總功
有用功
總功
額外功：克服斜面與物體之間的摩擦所做的功
W額外 = fs
斜面與平面的傾角越小，斜面越長，越省力，但費距離，機械效率低。斜面與平面的傾角越大，斜面較短，越費力，但省距離，機械效率高。
螺旋除了省力，還可以將旋轉運動與沿軸向的運動進行相互轉化。
螺旋——特殊的斜面
螺旋可以看作是繞在圓柱上的斜面。
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針對訓練
往車上裝貨物時，常常用長木板搭個斜面，把重物沿斜面推上去，如圖所示。工人用 5 m 長的斜面，把 120 kg 的重物提高 2 m，需要的推力是_____N。（不計摩擦阻力，g取 10 N/kg）
480
科學的進步、機械的創新，形成了先進的生產力，改變了整個世界
知識點2 世界因機械而改變
機械的大型化和微型化、精密化
從陸地、海洋、天空直到太空
現代機械工業極大地擴大了人類的活動范圍
信息時代，人們將智慧賦予機械
自動化、智能化機械進入到我們生活。
會打乒乓球的機器人
自動巡檢設備的機器人
巧妙的自動機構
如圖是一個由簡單機械組成的巧妙設計。當一份報紙從右邊門上的小窗口投入后，整個裝置就會運轉起來。根據前面學過的知識，請說明圖中的各個部件所起的作用以及最后的結果。
1.以下生活中的裝置屬于輪軸的有（ ）
A.學校教室門的把手 B.螺絲刀
C.鉗子 D.自行車車把
2.使用輪半徑與軸半徑之比為5∶1的輪軸，若作用在輪上的動力是30N，則作用在軸上的阻力是_______N
ABD
150
隨堂練習
3.使用輪軸（ ）
A.只能省一半力
B.不能省力，但可以改變力的方向
C.動力作用在軸上時可以省力
D.動力作用在輪上時可以省力
D
4.使用斜面可以______，但__________。往汽車上搬運油桶，在地面與車中間搭一塊木板，這就是利用了________；某同學通過仔細觀察發現生活中有許多簡單機械，如：把鑰匙插入鎖孔開鎖時，鑰匙就相當于_______（選填“杠桿”“輪軸”“滑輪”或“斜面”），它是一個_____(選填“省力”或“費力”）的機械。
省力
費距離
斜面
輪軸
省力
5. [眉山中考改編]為了探究斜面的機械效率與斜面傾斜程度之間的關系，探究小組的同學利用木板、刻度尺、彈簧測力計、木塊等器材設計了
如圖所示的實驗裝置。實驗測得的
數據如下表：
實驗次序 斜面傾斜程度 木塊重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面的拉力F/N 斜面長度s/m 機械 效率
1 較緩 3 0.2 1.6 1 37.5%
2 較陡 3 0.3 1.8 1
3 最陡 3 0.4 2.0 1 60%
（1）實驗中要求用沿斜面向上的力拉著木塊在斜面上做________運動。
（2）第2次實驗中，斜面的機械效率為
_______，斜面對木塊的摩擦力為________N。
實驗次序 斜面傾斜程度 木塊重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面的拉力F/N 斜面長度s/m 機械 效率
1 較緩 3 0.2 1.6 1 37.5%
2 較陡 3 0.3 1.8 1
3 最陡 3 0.4 2.0 1 60%
勻速直線
50%
0.9
（3）斜面的機械效率與斜面的傾斜程度之間的關系是______________________________。
（4）若換用一個粗糙程度相同的重 15 N
的物體代替木塊，利用實驗3中的斜面重做實驗，則所需拉力為________N。
實驗次序 斜面傾斜程度 木塊重力G/N 斜面高度h/m 沿斜面的拉力F/N 斜面長度s/m 機械 效率
1 較緩 3 0.2 1.6 1 37.5%
2 較陡 3 0.3 1.8 1
3 最陡 3 0.4 2.0 1 60%
斜面越陡，機械效率越高
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（5）試舉出生活中利用斜面的一個實例：______________________________。
盤山公路、螺絲釘等
課堂小結
改變世界的機械
杠桿
滑輪
輪軸
斜面
FR = Gr
是一個省力杠桿，動力作用在輪上
FL = Gh

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