全国青少年机器人等级考试一二级教学内容与安排C

全国青少年机器人等级考试

一二级教学概述及教学安排

C简单机械（凸轮、滑杆、棘轮、曲柄、连杆）一、杠杆

定义：能绕某一固定点转动的杆，对于跷跷板来说，跷板这个杆能够绕支架上的点旋转，而扳手这个杆能够绕螺丝的中心轴旋转。在杠杆结构中，那个固定的点称为支点。支点两边力的关系是：

一边重量*物体到支点的距离=另一边重量*另一边物体到支点的距离杠杆原理的公式是：F1L1=F2L2

杠杆原理公式是由阿基米德总结的。

阿基米德曾经说过，给我一个支点，我能翘起整个地球。利用的就是杠杆原理。

（结合力的三要素扩展：方向、大小、力的作用点）

五要素：动力，支点，阻力、动力臂、阻力臂

动力：使杠杆转动的力叫动力，施力的点叫做动力作用点。

动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离叫做动力臂。

支点：杠杆绕着转动的固定点叫做支点

阻力：阻碍杠杆转动的力叫阻力，施力的点叫阻力作用点

阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离叫做阻力臂

说明：通过力的作用点沿力的方向的直线叫做力的作用线

平衡条件：阻力*阻力臂=动力*动力臂F1L1=F2L2（F2为动力）

L1L2

F1 F2

L1

L2

分类条件力矩活动距离(红线部分) 生活实例

省力杠杆L1F2费距离瓶起子螺丝刀费力杠杆L1>L2F1

等臂杠杆L1=L2F1=F2不费不省跷跷板天平说明：省距离、费距离中的距离指的是力的作用点运动的距离，是力到支点的距离。

生活中，为了省力，就应该用动力臂比阻力臂长的杠杆；要省距离，就应该用动力臂比阻力臂短的杠杆。

生活中的费用杠杆有：镊子、钓鱼杆、筷子等，费力杠杆的应用主要是为了省距离。生活中的省力杠杆有：榨汗器、胡桃钳、门把手、扳手、铁钳、指甲刀

等臂杠杆：天平，主要用于测量丙侧物体的质量。

二、滑轮

定滑轮：轴的位置固定不变的滑轮

动滑轮：轴的位置随着被拉物体一起运动的滑轮。定油轮的特点：

1.改变力的方向。

如上图：如果想让物体上升，那就要向下施力。定滑轮改变力的方向是可以根据实际情况来确定的，并不一定是反方向，如下图，展示的是两个不同的施力方向，这两个力的大小是一样的。

2.不改变力的方向，不省力也不费力。（为什么？）

3.施力端运动距离和物体上升距离相同。

定滑轮原理：实质上是一个等臂杠杆。如上图所示：定滑轮中心的轴就是这个等臂杠杆的支点，重物端的滑轮圆边上为阻力点，施力端的滑轮圆边为动力点。此时，无论什么方向拉动绳子，阻力臂都与动力臂相当，都是油轮的（），所以定滑轮是等臂杠杆。