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(共36張PPT)
第11章 機械與功
第5節 改變世界的機械
1.知道輪軸和斜面等簡單機械的原理
2.了解機械使用的歷史發展過程
3.了解各種機械在幫助人類改變世界方面所起到的巨大作用
盾構機是南水北調穿黃工程施工期間用到的大型機械。它們由許多簡單機械構成。讓我們從簡單到復雜，領略機械改變世界的力量。
杠桿
滑輪
知識點一：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？如圖表示了杠桿變形成輪軸的過程。與同學討論后，試著說一說其中的道理。
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。
輪
軸
輪軸
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。
井上的轆轤，從右邊看過去，可畫成下圖：
動力臂大于阻力臂 —— 省力杠桿
F2
L1 = R
L2 = r
O
F1
汽車的方向盤，從上邊看下去，也可畫成下圖:
動力臂大于阻力臂——省力杠桿
F2
L1 = R
L2 = r
O
F1
F2
L1 = R
L2 = r
O
F1
水龍頭從上邊看下去，也可畫成下圖:
動力臂大于阻力臂——省力杠桿。
船舵
門的把手
螺絲刀
單車的踏板
其他輪軸
注意：輪軸使用時，當輪半徑是軸半徑的n倍時，在不計摩擦情況下，作用在輪上的力的大小為作用在軸上的力的大小的 n 分之一。
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。
斜面：是與水平面成一定夾角的傾斜平面，是一個費了距離但能省力的簡單機械。
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
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——特殊的斜面
螺旋可以看作是繞在圓柱上的斜面。飲料瓶瓶蓋、木螺釘、螺桿、螺母、螺旋式汽車千斤頂等都是應用螺旋的裝置。為什么木螺釘較容易被旋進木板中？為什么用螺旋式千斤頂能輕松地把汽車抬起來？這就可以從“螺旋式特殊的斜面”去理解。
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。
各種形式的螺旋
盤山公路
螺旋式千斤頂
阿基米德螺旋機
杠桿、滑輪、輪軸、斜面、螺旋…….簡單機械家族的成員可以進行變形和彼此合作，由此工程師們創造出了各種復雜機械，以滿足我們生產生活中的需要。
各種形式的螺旋
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）
針對訓練
480
物理學發展推動了蒸汽機、內燃機、和電力機械的發明與改進，吹響了兩次工業革命的號角。使人類進入機械化、電氣現代化時代。科學技術的進步，機械的創新，形成先進的生產力，改變了整個世界。
知識點二：世界因機械而改變
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
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
大量自動化、智能化的機械進入我們的生活，改變著我們的生活，創造著越來越多的奇跡。
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
改變世界的機械
杠桿、滑輪
輪軸
斜面
螺旋——特點：可以將旋轉運動與沿軸向的運動進行互相轉化
定義：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
公式：FR=Gr
應用：轆轤、汽車方向盤等
定義：與水平面成一定不敢夾角的傾斜平面
公式：FL=Gh
特點：省力機械
1.輪軸是變形的杠桿，使用它時（ ）
A．不能改變力的方向，只能省一半的力
B．能改變力的方向，但不能省力
C．動力作用在輪上時，可以省力
D．動力作用在軸上時，可以省力
C
2.盤山公路往往環繞山坡，盤山而上，這樣可以使上山的汽車（ ）
A．減小所需的功
B．提高功率
C．減小所需的牽引力
D．增大所需的牽引力
C
3.下列實例運用到斜面原理的是( )
A.螺絲釘 B.剪刀
C.旱冰鞋 D.方向盤
A
4.如圖所示，將一個重為9.0 N的物體從斜面底端勻速拉到斜面頂端，沿斜面向上的拉力為3.6 N，物體在斜面上移動的距離s = 1.2m，物體升高的高度h = 0.3m，則( )
A.物體所受的摩擦力為3.6 N
B.克服物體重力做的功為4.32 J
C.拉力做的功為2.7 J
D.斜面的機械效率為62.5%
D

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