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2杠杆的科学
1、在一个棍子下面放一个支撑物,就可以用它撬起重物,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)
2、杠杆是一种简单的机械。
在杠杆上用力的点叫做力点;
承受重物的点叫做阻力点;
起支撑作用的点叫做支点。
3、大石头用(撬棍)当杠杆去撬动比较省力;
利用绳子和轮子组成(定滑轮)可以很方便的将国旗挂到旗杆顶上。
4、杠杆上有三个重要的位置:
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)
5、(杠杆尺)上有支点,左右两边都有到支点距离的标记,是研究杠杆作用的好工具。
6、填空实验记录表
实验
顺序
支点到用
力点的距离(格)
支点到阻力
点的距离
(格)
物体
重量
拉力
大小
省力费
力情况
1
4
2
100克
50克
省力
3
不省力
不费力
5
200克
费力
从表中数据我发现了:
杠杆这类简单机械可按(省力情况)分成三类:
省力、费力、不省力也不费力。
(1)当用力点到支点距离大于阻力点到支点的距离,杠杆(省力);
(2)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);
(3)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)
7、动力×
动力臂=阻力×
阻力臂
8、杠杆可以分为省力杠杆、费力杠杆、不省力也不费力的杠杆。
杠杆是否省力由它的(三个点的位置)决定的。
3杠杆类工具的研究
一、填空题。
1、省力的杠杆类工具:
老虎钳、开瓶器、园林剪、核桃夹尖嘴钳、切刀、剪刀
费力杠杆类工具:
火钳、镊子、筷子、鱼竿、
不省力也不费力杠杆类工具:
跷跷板、天平、订书器
有些杠杆类工具设计成费力的是因为它有方便的好处(如:
镊子、钓鱼竿等)。
2、“秤砣虽小,能压千斤”,那是杆秤利用了(杠杆)原理的结果(提绳是支点,秤砣是用力点,称重物处是阻力点)。
3、我们身体上的前臂骨像是一根杠杆,肘关节是支点,手握物体处是阻力点,上臂的肱二头肌处就是用力点。
4、阿基米德曾说:
“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。
”这里的棍子相当于(杠杆)。
二、简答:
1、杠杆生活、生产中应用十分广泛,请你说出几种,并且说说它们哪些是省力的工具?
哪些是费力的工具?
答:
杠杆在生活、生产中应用十分广泛、钉锤、剪刀、钳子、镊子、钓鱼竿等常用工具就是利用了杠杆的原理。
其中钉锤、剪刀、钳子是省力的工具,镊子、钓鱼竿是费力的工具。
2、怎样判断杠杆是省力还是费力?
杠杆的省力和费力与否,是由用力点到支点距离的远近决定的,当用力点到支点的距离大于阻力点到支点的距离时,杠杆就是省力杠杆,反之则是费力杠杆。
3、我们使用的工具中有些是省力的但是也有一些是费力的。
为什么有的工具要设计成费力的呢?
费力杠杆能够有效地缩减距离,如鱼竿、筷子之类的不需用太多力的工具设计成费力杠杆,能更方便。
4轮轴的秘密
1、像水龙头这样,轮子和轴固定在一起转动的机械,叫做(轮轴)。
2、(螺丝刀)是轮轴类工具,它的刀柄是轮,刀杆是轴。
3、在轮上用力带动轴运动时省力;
在轴上用力带动轮运动时费力。
4、在轮轴的轮上用力能够(省力),轮越大越省力。
所以螺丝刀的刀柄总是比刀杆要粗一些。
5、扳手套在螺帽上组成了(轮轴),这时整个扳手是轮,螺帽部分是轴。
6、生活中的轮轴:
水龙头、门锁把手、汽车方向盘、扳手、辘轳等。
二、简答题
1、请简要说一说,轮轴在生活中的应用。
轮轴在生活中应用十分广泛,门把手、板手、自来水龙头、螺丝刀、削铅笔机等都是应用了轮轴的原理。
2、轮轴有什么作用?
利用轮轴可以省力。
省力的多少取决于轮半径与轴半径的比例,比例越大则越省力。
5定滑轮和动滑轮
1、像旗杆顶部的滑轮那样,固定在一个位置转动而不移动的滑轮叫做定滑轮;
定滑轮可以改变用力方向,但不能省力。
2、像塔吊的吊钩上可以随着重物一起移动的滑轮叫做动滑轮;
动滑轮可以省力,但不能改变用力方向。
动滑轮(省一半的力)
3、力的大小用测力计来测量,牛顿是力的单位,用字母“N”表示
1、试比较定滑轮和动滑轮作用的异同。
并思考:
如何根据实际情况对二者进行选择?
定滑轮可以改变力的方向,但不能省力;
动滑轮不能改变力的方向,但是能省一半的力。
当需要改变力的方向时,可以选择定滑轮;
当需要省力而不需要改变力的方向时,可以采用动滑轮。
6滑轮组
1、一个定滑轮和一个动滑轮组合在一起为一个最简单的滑轮组,滑轮组的组数越多,就越省力。
2、把定滑轮和动滑轮组合在一起使用,就构成了(滑轮组)。
滑轮组能够(改变力的方向),而且可以成倍的(省力)。
3.起重机运用了滑轮组。
1、滑轮组的作用是什么?
滑轮组由定滑轮和动滑轮组成。
定滑轮可以改变力的方向,动滑轮可以省力。
所以滑轮组既能改变力和方向又能节省力气,能够极大地提高工作效率。
三、判断(正确的打“√”错误的打“×
”)
1、学校的旗杆顶端的滑轮属于动滑轮。
(×
)
2、滑轮组的组数越多,就越费力。
3、舞台幕布、钻井机等也是运用了滑轮。
(√)
4、其实滑轮就是一个杠杆,我们可以找到它的阻力点、支点和力点。
7、斜面的作用
1、像搭在汽车车厢上的木板,可以省力的简单机械叫做斜面。
2、斜面有省力的作用,斜面越平缓越省力。
坡度越(大)越不省力。
3、在日常生活中,引桥、斧头的刀口、盘山公路、螺丝、剪刀、卷笔刀、菜刀等都利用了斜面能省力的原理。
4、螺丝钉的螺纹是斜面的变形。
同样粗细的螺丝钉,螺纹越密,旋进木头时越省力。
5、油桶通过(斜面)推上车,比较省力。
二、判断(正确的打“√”错误的打“×
1、斜面越短越省力。
2、斜面有省力的作用。
3、所有的机械都是斜面。
三、连线
把左右两端的相关内容用线连接起来。
斧头杠杆
剪刀轮轴
水龙头滑轮
起重机斜面
四、简答题
1、为什么盘山公路修成S形?
一条直上的公路的坡度很大,而“S”盘山公路由于路程的延长而坡度变小,所以省力。
8自行车上的简单机械
1.自行车运用了杠杆(如:
刹车、车铃的按钮)、轮轴(如:
把手、脚蹬)、斜面(如:
螺丝钉)等简单机械的原理。
这些简单机械起到省力或方便的作用。
2.自行车上齿轮转动的快慢与齿轮大小的关系是:
大齿轮带动小齿轮转动时,小齿轮转动比大齿轮快;
小齿轮带动大齿轮转动时,大齿轮转动比小齿轮慢。
3、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。
二、小调查
自行车上应用了许许多的机械原理,在下图中找找,我们能在自行车上发现哪些简单机械的应用。
应用机械的数型
应用机械的位置
应用机械起什么作用
杠杆
刹车、车铃
省力,改变力的方向
轮轴
车把、脚踏板、小飞轮
省力,加快速度
斜面
螺丝钉
像自行车一样,由简单机械组成的复杂机械叫做机器。
自行车龙头工作部分
自行车链条动力部分
自行车车轮操作部分
自行车脚踏板传动部分
1、自行车上齿轮转动的快慢与齿轮大小是什么关系?
大齿轮带动小齿轮转动时,小齿轮转动比大齿轮(快);
小齿轮带动大齿轮转动时,大齿轮转动比小齿轮(慢)。
实验题
实验一:
实验课题:
轮轴的研究
实验目的:
研究轮轴有什么作用及轮的大小轮轴作用的影响。
实验器材:
一个大轮、一个小轮、1个轴、一盒钩码、线、铁架台。
实验步骤:
1、先用小轮组装起一个实验装置来研究轮轴的作用。
把一定数量的钩码挂在轴上,看成要克服的阻力,在轮上挂钩码,看成我们用的力的大小,试一试,在轮上挂几个钩码能把轴上的钩码提起来。
改变轴上的钩码的数量再做几次,记录下实验数据。
2、把上面轮轴装置中的轮换成一个更大的轮,在这个轮轴上再做上面的实验。
记录下实验数据。
实验现象:
轮轴保持平衡时,轮上的挂的钩码少而轴上挂的钩码多,,换成大轮时,轮上所需的钩码更少。
实验结论:
在轮轴的轮上用力能够省力,轮越大越省力。
实验二:
滑轮的研究
通过模拟实验,使学生分别认识定滑轮和动滑轮的工作特性。
定滑轮和动滑轮、铁架台、线、钩码、测力计。
1、组装一个定滑轮,用一根细线当升旗绳,用纸做一面旗帜固定在细线上,当向下拉动绳子时,观察旗帜会怎样?
2、在绳的一端挂上钩码,试一试,在绳的另一端挂几个钩码能平衡?
3、组装一个动滑轮实验装置,用它提重物,用测力计测量用了多大的力,记录好实验数据,比较直接提升重物的力和用动滑轮提升重物的力。
1、动滑轮实验中当向下拉动绳子时,旗帜会随着绳子上升;
定滑轮上线绳两端的钩码数相同时平衡。
2、用动滑轮提升重物的力小于直接提升重物的力。
定滑轮可以(改变力的方向),但不能省力。
动滑轮能(省力),但不能改变力的方向。
实验三:
斜面的作用
研究斜面的作用及不同坡度的斜面作用。
我的假设:
斜面有省力的作用;
斜面的坡度越小越省力。
一块搭斜面的平面板状材料、4个不同高度的木块、钩码、测力计。
需要改变的条件:
斜面的坡度大小(木块的高低)
不改变的条件:
同一个重物,同一块木板,提升重物的速度;
(1)用测力计测量出直接提升重物(一个钩码)的力;
(2)把一块木板分别搭在高低不同的木块上,做成几个坡度不同的斜面;
(3)分别用测力计勾住重物(一个钩码),用同样的速度沿不同坡度的斜面提升重物;
(4)记录下每种斜面上用力的大小,并进行比较。
(1)沿不同斜面提升物体的力都小于直接提升物体的力;
(2)斜面坡度越小提升物体所用的力越小。
斜面都能省力,坡度越小越省力,坡度越大越不省力。
第二单元形状与结构
1抵抗弯曲
1、像纸这样的薄形材料抵抗变曲的性能都较差,增加厚度能显著提高材料的抗弯曲能力。
所以在建筑中广泛采用厚度很大的横梁来承受巨大的重力。
2、建房时承重横梁是长方形,一般是立放,原因是立放厚度大,可以增强抗弯曲能力。
3、房屋、桥梁结构中有直立的“柱子”和横放的“横梁”,横梁比柱子容易弯曲和断裂,所以要提高横梁的抗弯曲能力。
4、提高材料的抗弯曲能力,我们可以通过增加材料的宽度,还可以增加材料的厚度或改变材料的形状。
5、纸的宽度增加,抗弯曲能力也会增加;
纸的厚度增加,抗弯曲能力会大大增加。
二、选择
1、材料抗弯曲的能力与A有关。
A.材料的厚度B.材料的形状
C.与材料的厚度及形状无关
2、下面能增加纸的抗弯曲能力的是A。
A.增加纸的厚度B.减小纸的厚度
C.增加纸的光滑度D.让纸变得更粗糙
三、实验题:
研究的问题:
纸梁的宽度与抗弯曲能力的关系是什么?
实验材料:
两叠书、三张相同长度、厚度,不同宽度的A4纸、若干个垫圈
实验假设:
纸梁的抗弯曲能力与宽度有关,纸越宽的抗弯曲能力越大
控制不变的量:
垫起纸梁的高度不变;
“弯曲了”的标准不变;
纸梁架空的距离不变;
放垫圈的位置不变。
纸的厚度不变。
变的条件:
纸梁的宽度。
①把两叠书当作桥墩,放上最窄的那张纸纸梁,最多能承受几个垫圈;
②放两倍宽(以最窄的为标准)的纸梁,最多能承受几个垫圈;
③放3倍宽的纸梁,最多能承受几个垫圈;
④分别记录数据。
纸梁越宽,能承受的垫圈越多。
纸梁的宽度与抗弯曲能力的关系是:
纸的(宽度)增加,抗弯曲能力也会增加。
实验二:
纸梁的厚度与抗弯曲能力的关系是什么?
两叠书、三张相同长度、宽度、不同厚度的A4纸、若干个垫圈
纸梁的抗弯曲能力与厚度有关,纸越厚的抗弯曲能力越大
纸的宽度不变。
纸梁的厚度。
①把两叠书当作桥墩,放上最薄的那张纸纸梁,看最多能承受几个垫圈;
②放两倍厚(以最薄的为标准)的纸梁,最多能承受几个垫圈;
③放3倍厚的纸梁,最多能承受几个垫圈;
纸梁越厚,能承受的垫圈越多。
纸梁的厚度与抗弯曲能力的关系是:
纸的(厚度)增加,抗弯曲能力会大大增加。
2形状与抗弯曲能力
1、、改变材料的(形状),可以改变材料的抗弯曲能力。
2、瓦楞纸由三层或五层薄纸板构成,上、下两层是甲板,中间一层或两层是波浪形的。
这种结构使纸板的强度大大增强。
3、通过改变薄形材料的“一”字形形状,在效果上等同于增加了薄形材料的厚度,增强了它的抗弯曲能力。
4、把薄板形材料弯折成“V”“L”“U”“T”或“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
大增强材料抗弯曲能力的。
5、纸包装箱用的这种材料叫(瓦楞纸板)。
1、瓦楞纸板的结构为什么能使柔软的纸变坚硬了了?
因为瓦楞纸中间的结构是是W是形,虽然减少了材料的宽度,但增加了厚度,就大大增强了材料的抗弯曲能力。
2、说明为什么有的钢材或铝材要做成“T”、“U”、“L”、“工”字或“口”字等形状。
由实验结论我们可以知道,把“一”字形弯成“T”、“U”、“L”、“工”字形或“口”字形,这些形状的改变在效果上等同于增加了薄形材料的厚度,而用的材料并没有增加。
由于用途的不同,形状就多种多样了。
三、实验:
形状与抗弯曲能力大小的研究
了解把“一字形”薄形材料弯折成其它形状后,其抗弯曲能力有什么变化?
5张A4纸、垫圈、两叠书
控制不变的条件:
应当用长、宽厚薄都与平展的纸一样的纸来折各种形状,纸梁架空的距离一样,放垫圈的位置一样。
1、学生准备两叠书做成桥墩,中间放一张A4纸,看看能承受得起几个垫圈?
2、把其它4张A4纸弯折成“V”、“口”、“U”、“O”字形后,再看看能承受得起几个垫圈?
1、“一字形”A4纸只能承受得起一个砝码。
2、把这张硬纸条弯折成“V”、“口”、“U”、“O”字形后,可以承受得起两个或三四个垫圈。
改变薄形材料的(形状)都可以增大它的抗弯曲能力。
3拱形的力量
1、人们根据大自然的启发建造拱门、拱窗和拱桥。
2、我国古代劳动人民在公元606年就用石料造出了跨度达37.02米的拱桥,这就是著名的赵州桥。
赵州桥是一座长寿的石拱桥。
当桥受压时,拱石互相挤压,互相支撑,桥的拱足处又有巨大坚实的基础,能很好地抵抗桥墩向外的推力。
3、抵住拱足,能使拱的形状保持不变,拱就能承载更大的重量。
二、请看图解释拱形受力特点。
拱形受到压力时,能把压力向下和向外传递给相邻的部份。
拱形各部分受到压力时会产生一个向外的推力。
如果能抵住拱的外推力,拱就能承受巨大的压力。
4找拱形
1、锅盖、安全帽、天文观测台的形状都叫拱形。
2、圆顶形可以看成拱形的组合,它既有拱形承受压力大的优点,又没有了拱形受压时向外推的力。
3、球形在各个方向都是拱形,这使得它比任何形状都要坚固。
4、人体自然形成的结构非常巧妙,人的头骨近似于球形,可以很好地保护人脑,拱形的肋骨、足拱、管状的手臂骨,腿骨等部位都利用了拱形的特点,具有很好的保护作用。
5、塑料瓶的上部、底部为近似圆顶形,中部为圆柱形。
最厚最硬的地方在瓶口,最薄最软的地方在瓶身。
6、生活中的拱形:
肋骨、足弓、拱门,拱窗,拱桥;
圆顶形:
龟壳,贝壳;
球形:
蛋壳,果实,头骨。
7、同样多的材料,做成空心的管状比做成实心的棒状要粗的多,而且任何方向的抗弯曲力都相同,即重量轻、强度高。
管状的手臂骨、腿骨,植物的杆、茎,钢管都是应用了这个原理。
1、圆顶形的龟壳,主要是让乌龟更加漂亮。
2、鸡蛋是球形的,所以能够承担很大的压力。
3、饮料瓶的设计包含了很多科学道理。
4、拱形受到压力时,能把压力向下和向外传递给相邻的部分。
(√)
5、体育馆用圆形的顶做屋顶是为了美观。
三、选择
1、下面C物品没有利用到拱形原理。
A.保护大脑B.赵州桥
C.金字塔D.乒乓球
2、人体的肋骨可以B。
A.保护大脑B.保护内脏
C.承担人体的重量
1、圆顶形与拱形有哪些相似的地方?
试着解释圆顶形承载压力的特点。
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(向外的推力)。
2、、球形与拱形有哪些相似的地方?
试着解释球形承载压力的特点。
(球形)在各个方向上都可以看成(拱形),这使它比任何形状都要坚固。
5做框架
1、像艾菲尔铁塔、翻滚列车支架这种骨架式构造常被叫做框架结构。
2、框架结构是应用最广泛的一种结构,它的优点是省材料而又能达到很高的强度。
3、三角形和四边形是最基本的框架结构,我们通常用三角形来加固框架的原因是它具有稳定性好的特点。
4、长方形框架、正方体框架加上斜杆相当于里面有了三角形,可以起到加固作用。
1、框架结构的塔很牢固,主要是因为A。
A.支撑力大B.实心的
C.抗风能力弱D.上部大下部小
2、下面A框架最牢固。
A.△ B.□C.◇D.∏
6建高塔
1、框架铁塔结构特点是上轻下重,上小下大,风的阻阻力小等。
2、艾菲尔铁路是法国首都巴黎最重要的标志。
3、像艾菲尔铁塔这种骨架式的构造常被叫做框架结构,这种结构的“小格子”基本都是三角形状。
4、饮料瓶反放容易倾倒,正放不易倾倒
5、我们利用(框架结构)可以用较少的钢材建造很高的铁塔。
建造高大的铁塔,不但要做到(结实不变形),还要(保持直立不倒)
1、铁塔是上部大下部小,上部重下部轻。
2、高塔不容易倒是因为它的结构上面大,下面小;
上面重,下面轻。
3、我们在饮料瓶中加入土,使它上面轻,下面重,饮料瓶就不容易倒(√)
三、你认为高塔不容易倾倒的原因是什么?
高塔不容易倾倒的原因是:
①底部越大越不易倒;
②底部越重越不易倒;
③空体比实体抗风能力更强;
④地基陷于地下越多越不易倒。
7桥的形状和结构
1、常见的桥梁结构类型有渠桥、拱桥、拉索桥、和浮桥。
2、拉索桥分为斜拉桥和悬索桥。
3、拉索桥通常由钢缆、桥塔、桥面组成。
4、桥面在拱下方的拱桥墩,桥面可以拉住拱足,抵消拱产生的向外推力,减少了桥墩的负担。
还增加了桥面的抗弯曲能力。
5、美国旧金山的金门大桥是世界著名的(悬索桥),跨度为(1280米);
跨越长江的江阴大桥就是(钢索桥),跨度达(1385米)。
6、茅以升是我国著名的(桥梁专家),茅以升说过:
“桥梁是一种自古有之,最普遍而又最特殊的建筑物。
”
7、桥的形式有:
斜拉桥、高架路、钢索桥、立交桥等;
人行天桥属于(高架路)。
8、钢缆能承受巨大的拉力,人们用它们建造的钢索桥,大大增加了桥的跨越能力。
9、钢索桥的结构:
由钢缆、桥塔、桥面组成。
钢缆是桥承重的主要构件,桥塔是支承钢缆的主要构件。
桥塔修得高,是为了降低钢缆的拉力。
10、桥有哪些结构?
桥的结构有:
拱形结构、条形结构、框架结构、钢索结构。
11、斜拉桥有哪些优点?
斜拉桥简单、经济,设计合理,桥梁受力均匀,桥梁高度降低,负重减轻,钢索斜拉有助于加大承受能力。
1、我们建造斜拉索桥是为了B。
A.节省材料B.更加牢固C.更加美观
2、许多桥梁建成拱形,主要是为了C。
A.更国美观B.节省材料C.更加牢固
3、拱桥的桥面与桥拱的位置关系可以是B。
A.桥面全部在桥拱上B.桥面全部在桥拱下
C.桥面可以在桥拱上,也可在桥拱中,还可在桥拱下
4、桥面的跨度与抗弯曲能力的关系正确的是B。
A.跨度越大,抗弯曲能力越大
B.跨度越小,抗弯曲能力越大
C.跨度大小与抗弯曲能力无关
8用纸造一座“桥”
1、我们用靠背椅等物体模拟建造了“钢缆桥”,把桥吊起来时发现:
绳子下垂(多些),用力要(小一些)。
2、用纸设计桥需考虑哪些问题:
①纸这种材料的特性;
②纸的承受力有什么特点;
③选择形状和结构。
④用什么方法增强纸的抗弯曲能力。
3、杭州湾跨海大桥全长36公里,其长度在目前世界上在建和己建的跨海大桥中位居第一。
于2008年5月1日正式通车。
4、评价一座桥好坏的指标:
①是否坚固;
②是否节省材料;
③是否美观。
5、在南京长江大桥上,横卧桥墩的巨大框架梁都是由横切面为“工”字形的钢材构成。
火车轨道用的钢轨是一种形状稍微变化了的“工”字形钢。
除“工”字形钢外,还有槽钢、角钢、“口”字形钢,等等。
所有这些钢的抗弯曲力都比同重量,同长度的钢条强。
6、横梁的抗弯曲能力与什么有关?
答:
梁的抗弯曲能力与材料有关,与长短有关,厚度和宽度有关.
1、建造一座纸桥,需要考虑哪些因素呢?
第一,要考虑纸的特性,通过改变纸的形状和厚度
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