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你知道哪些工具名称?
主要用途是什么?
1-2《杠杆的科学》
⑴在一根棍子下面放一个支撑的物体,就可以用它撬起重物了,人们把这样的棍子叫撬棍。
像撬棍这样的简单机械叫做杠杆。
杠杆有三个点:
用力点、支点和阻力点。
支撑着杠杆,使杠杆能围绕着转动的位置叫支点,在杠杆上用力的位置叫用力点,杠杆克服阻力的位置叫阻力点。
⑵有的杠杆能省力(当用力点到支点的距离大于阻力点到支点的距离时,杠杆省力),有的杠杆费力(当用力点到支点的距离小于阻力点到支点的距离时,杠杆费力),有的杠杆不省力也不费力(当用力点到支点的距离等于阻力点到支点的距离时,杠杆不省力也不费力)。
⑶杠杆尺是我们研究杠杆作用的好工具。
杠杆尺中间固定,左右两边格数相等,要使杠杆尺平衡,左边的格数乘以所挂钩码数要等于右边的格数乘以钩码数,乘积不同就不平衡,积大的那端下沉。
在杠杆尺上挂钩码,每一边都要挂在同一格下。
(杠杆尺格数数法:
432 1• 12 34)
1-3《杠杆类工具的研究》
杠杆可以分为省力杠杆、费力杠杆、不省力也不费力的杠杆。
阻力点在支点与用力点中间的杠杆,总是省力(如开瓶器、裁纸刀、核桃夹);
用力点在阻力点和支点中间的杠杆总是费力(如筷子、镊子);
支点在用力点和阻力点中间的杠杆,有时省力(用力点到支点的距离大于阻力点到支点的距离,如用螺丝刀撬罐子、用老虎钳夹断铁丝、用园林剪修剪树枝),有时费力(用力点到支点的距离小于阻力点到支点的距离,如火钳),有时不省力也不费力(用力点到支点的距离等于阻力点到支点的距离,如天平秤、跷跷板)。
费力的杠杆往往能给人们带来方便,如延长手臂、便于拿取。
杆秤也是杠杆类工具,秤盘连秤杆处是阻力点,提绳连秤杆处是支点,秤砣连秤杆处是用力点,“秤砣虽小,能压千斤”,杆秤往往是属于省力杠杆。
提绳位置的确定对杆秤省力多少有很大的关系,提绳离秤盘处越近越能省力。
画图时,要画出三个明显的点,再用线段指向旁边写出用力点、支点、阻力点。
点都要画在工具上,阻力点画在工具与物体的接触处,支点可以是工具本身相交处,或是工具与其他物品的接触处。
1-4《轮轴的秘密》
像水龙头这样,轮子和轴固定在一起转动的机械叫做轮轴。
在轮轴的轮上用力总是能够省力,轴不变,轮越大越省力。
轮长与轴长的比,可看出在轮上用力时的省力情况。
生活中的轮轴运用:
门把手、汽车方向盘、自行车把手,自行车脚蹬、自行车后轮和齿轮、水龙头、用螺丝刀拧螺丝、用扳手拧螺母……也有用力在轴上的轮轴,如牛顿盘、小陀螺,在轴上用力是费力的。
标出图中的轮和轴时,用线段,一端在轮或轴上,另一端往外标出,再写轮或轴。
1-5《定滑轮和动滑轮》
⑴定滑轮固定在一个位置转动,而不随着重物移动,如旗杆顶部的滑轮。
⑵动滑轮位置不固定,可以随着重物一起移动,如塔吊的吊钩。
⑶定滑轮和动滑轮的作用不相同。
使用定滑轮不能省力,但可以改变用力的方向;
使用动滑轮能省力(一般使用一个动滑轮可省去一半力,滑轮本身的重量和摩擦力忽略不计),但不能改变用力的方向。
画图时,要画直线,线紧贴滑轮的最左和最右,尽量用垂直的线,用力拉的一端要画箭头来表示用力方向。
1-6《滑轮组》
把定滑轮和动滑轮组合在一起就构成了滑轮组,滑轮组既能够改变力的方向,又可以成倍地省力。
用画线的方式来组装滑轮组时,从定滑轮最下面的钩子画起,往下连第一个动滑轮,再从动滑轮的另一侧画向最下面的定滑轮,再从这个定滑轮的另一侧画出往下连向动滑轮,如此反复,每一个滑轮的最左和最右都要有一根线紧贴,而且只能有一根,最后画箭头表示用力方向。
设计实验研究滑轮组的省力情况:
猜想:
滑轮组组数越多越省力
改变的条件:
滑轮组的组数
不改变条件:
同一个重物,测力计,绳子
实验过程:
安装好一组滑轮组,在动滑轮下挂重力,在绳子的另一端钩上一个弹簧测力计,并匀速拉动,读出读数,再增加滑轮组的组数,挂上同一个重物,分别用测力计匀速拉动,读出读数,比较用力情况,发现:
使用滑轮组拉升重物总是能够省力,而且滑轮组组数越多越省力。
分析:
每一个滑轮组里都有一个动滑轮,而使用动滑轮是省力的,使用的滑轮组越多,动滑轮就越多,就越省力。
1-7《斜面的作用》
像搭在汽车车厢上的木板那样的简单机械叫斜面,斜面可以省力。
研究斜面坡度不同对省力情况的影响:
斜面坡度越小越省力
改变条件:
斜面的坡度
接触面的光滑程度、物体的重量、匀速拉动
实验器材:
重物一个、光滑的木板一块、弹簧测力计一个、线一根、书许多
实验过程:
先用弹簧测力计直接提起重物,读出读数,再把木板先后架在数量不同的书本上,构成坡度各不相同的坡度,用测力计先后在不同坡度的斜面上匀速地拉动重物,重复多做几次,分别计下读数,最后进行比较。
发现:
使用斜面提升物体总是能够省力,斜面坡度越小越省力。
斜面的运用:
螺丝钉、大桥的引桥、楼梯式电梯、刀刃、盘山公路……
1-8《自行车上的简单机械》
自行车是简单、方便、环保的交通工具,是依靠人的力量前进的,链条与两个齿轮啮合起到传递动力而使自行车运动的作用。
大齿轮带动小齿轮转动时,小齿轮转动比大齿轮快,(具体圈数要看齿数多少)但较费力;
小齿轮带动大齿轮转动时,大齿轮转动比小齿轮慢,但较省力。
自行车运用了轮轴、斜面、杠杆、滑轮等简单机械的原理,是应用广泛的交通工具。
自行车上简单机械有:
刹车——杠杆、车铃按钮——杠杆、后车座弹簧夹——杠杆;
车把手——轮轴、脚蹬与大齿轮——轮轴、后大车轮与齿轮——轮轴;
车轮转而轴不转——滑轮;
螺丝钉——斜面。
简单机械有:
杠杆、轮轴、滑轮、斜面
作用有:
省力、改变用力方向、方便使用、延长手臂等。
工具有:
老虎钳、镊子、筷子、开瓶器、撬棍、剪刀、订书机、核桃夹……
阿基米德:
只要在宇宙中给我一个支点,我能用一根长长的棍子把地球撬起来。
杆秤发展:
古天平、不等臂秤、提系杆秤、电子秤、体重秤、托盘秤、指针式弹簧秤等。
人体上的杠杆:
前臂骨,肘关节是支点、与手部连接是阻力点、上臂正面的肱二头肌处是用力点。
2.《形状与结构》
⑴柱、梁、拱形、框架等形状结构各有不同特点,能满足人们的不同需要。
⑵增加梁的厚度可以增加抗弯曲能力。
改变材料的形状,可以改变材料的某些性能。
⑶知道拱形承受力的特点是可以向下和向外传递承受的压力。
了解圆顶形、球形等有与拱形相似的特点。
⑷三角形框架具有稳定性,利用三角形可以加固框架结构。
⑸上小下大、上轻下重的物体稳定性好。
⑹形状和结构与它的功能是相适应的。
2-1《抵抗弯曲》
⑴房屋、桥梁结构中有“柱”和“梁”,梁比柱容易弯曲。
⑵增加梁的宽度可以增加抗弯曲能力,增加梁的厚度可以大大增加抗弯曲能力。
材料的抗弯曲能力还与很多因素有关:
材料、长短等。
设计实验研究材料厚度与抗弯曲能力的大小关系:
(如果是与宽度有关,自己要会应用)
材料越厚,抗弯曲能力越强。
改变条件:
材料的厚度
不改变的条件:
材料的宽度、跨度、高度,材质,单个垫圈的轻重,摆放垫圈的位置,轻放
过程:
把相同的纸裁成长短、宽度一样的纸条,再粘成一倍厚、两倍厚、四倍厚的纸条,拿两本一样的书平摆在桌面上,中间相隔10厘米,分别把不同厚度的纸条架于两书上,中间放垫圈,到纸条弯曲碰到桌面为止,数数不同厚度的纸条上各能承受多少个垫圈,比较它们的抗弯曲能力大小。
我们的发现:
增加材料的厚度,抗弯曲能力增强。
横梁是平着放好还是立着放好?
(几乎所有的梁横截面都是长方形的,而且都是立着放的,这样使横梁的厚度比宽度大。
要增加材料的抗弯曲能力,增加厚度比增加宽度更有效。
)
2-2《形状与抗弯曲能力》
改变材料的形状,可以改变材料的抗弯曲能力。
把薄板形材料弯折成“V”“L”“U”“T”“工”字等形状,虽然减少了材料的宽度但却增加了材料的厚度,增加厚度是能大大增强材料抗弯曲能力的。
在不增加材料的情况下,这真是一个好办法。
如瓦楞纸、铁轨、角钢、工字钢、槽钢、圆管钢、口形钢等。
瓦楞纸板的结构为什么能使柔软的纸变硬了?
(瓦楞纸板有特殊的构造,瓦楞纸板有三层或五层,不只是把纸单纯地弯折,也不是把纸单纯地平粘增加厚度,而是又折又黏合。
中间一层或两层是波浪形的,再把这几层薄纸板黏合在一起形成一个整体,这种结构使瓦楞纸板的强度大大增加。
)钢铁做成的桥钢铁的横截面为“工”字形,铁轨是形状稍变化的“工”字形钢。
空心钢管不但抗弯曲能力强,而且中间还可以输送气体和液体。
设计实验研究改变纸的形状与抗弯曲能力关系:
猜想:
改变纸的形状,能增强它的抗弯曲能力
纸的形状(厚度与宽度)
不改变的条件:
几张厚度、宽度、长短一样的纸条,两本一样厚的书,两本书间的距离,单个垫圈重量,垫圈摆放位置。
把纸条分别折成不同的形状:
“W”“U”“口”“O”,一张不折,把不同形状的纸条分别架在两本书上,中间轻放垫圈,比较能承受的垫圈个数不同,从来比较折成不同形状后与原来抗弯曲能力的强弱。
2-3《拱形的力量》
拱形可以向下和向外传递承受的压力,所以能够承受很大的压力。
纸拱在受到压力时容易变形,抵住拱足,抵住纸拱的外推力,纸拱能承受更大的压力,并且形状保持不变。
许多桥梁都建成拱形,更加牢固。
拱形承重的秘密:
拱形承载重量时,能把压力向下向外传递给相邻的部分,拱形各部分相互挤压,结合得更加紧密。
拱形受压会产生一个向外推的力,抵住这个力,拱就能承载很大的重量。
(可以用来解释西瓜皮拱为什么不垮)
做不同力抵住拱足的对比实验:
抵住拱足的重物数越多,拱能承受的压力越大。
改变的条件:
抵住拱足的重物数。
纸拱,单个垫圈重量,拱起程度
把一纸条弯成拱形,拱足各用一本书抵住,在纸拱上放垫圈,直到纸拱没法承受。
拱足再分别用三本书、五本书抵住,在纸拱上放垫圈,比较所能承受的垫圈个数。
能发现抵住拱足的重物(书本)数增加,拱能承受的压力增大。
2-4《找拱形》
圆顶形、球形等形状有和拱形相似的特点,可以承受很大的压力。
圆顶形可以看成拱形的组合,它有拱形承载压力大的优点,而且不产生向外推的力。
球形在各个方向上都可以看成拱形,它有拱形承载压力大的优点,而且不产生向外推的力,这使得它比任何形状都要坚固。
生物体中的拱形:
人的头骨(球形,可以很好地保护大脑),肋骨(护卫着胸腔中的内脏),足骨(足弓,更好地承载人体的重量)。
龟壳、贝壳、螺壳、蛋壳……瓜、葱管、麦杆(管形)……(有什么意义?
)生活中的拱形:
安全帽、锅盖(圆顶形)、塑料饮料瓶……
2-5《做框架》
像铁塔这样骨架式的构造叫做框架结构。
三角形框架具有稳定性,利用三角形框架可以加固框架结构。
正方体每个面上加一根斜杆,正方体上就有12个三角形,非常坚固,能承受几十本书的重量。
在正方体内每个对角加一根斜杆,能靠数目最少的斜杆加固正方体。
生活中的框架:
空调外机架、铁塔、老式屋子的屋顶……
2-6《建高塔》
上小下大、上轻下重的物体稳定性好。
铁塔不容易倒正是因为有这样
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