课本-简单机械

(１) F1、F3、F2施力大小关系为何？F__1＞__F_2_＞_F_3_
斜角愈小愈省力
(２) 何者下拉的绳子最长？__甲____。
愈省力，则愈费时，拉绳移动距离愈长。
(３)何者对物体作功最大？_都_相__同__。
简单机械不会省功。
5.Ｘ 错误。 筷子的抗力臂大于施力臂，是费力 但省时的工具。
课P98
教师可视教学状况跟同学做补充
滑轮的轴固定不动，称为“定滑轮”。
使用定滑轮可改变施力方向，绳子拉 力的大小等于物重，和拉力方向无关， 即物体被拉升的方向与施力拉绳子的方 向无关。
课P92
滑轮
• 动滑轮： 绳子一端固定于高处，物 体悬挂于转轴下方，另一 端的绳子上拉，动滑轮与 重物就会上升。
课P92
(丙) F×10=W×30 F=3W
使用(甲)最省力。
两物体体积相同，则密度较小的铁块质量较小。
故选择(甲)杠杆举起(戊)铁块，所需施的力最小。
例题3-5-1: 甲、乙两人欲分别将50千克重的重物自地面移 至同一高处，甲沿光滑斜面施力推动重物，乙 利用定滑轮使重物垂直上升，如图，重物均等 速度移动，则下列何者正确？ (Ａ)甲比乙省力，且甲对物体作功较多 (Ｂ)甲比乙省力，但两人对物体作功相同 (Ｃ)乙比甲省力，但两人对物体作功相同 (Ｄ)乙比甲省力，但甲对物体作功较多。
课P91
滑轮
• 定滑轮： 位置固定不移动，支 点在中间，施力臂与 抗力臂相等的杠杆。
F＝ W
• 施力所作的功 ＝物体所获重力位能
F×S1＝ W×S2 施力下拉的距离S1
＝物体上升的距离S2
课P91
滑轮
• 定滑轮无法上的定滑轮利用此 功能，改变施力方向， 升起国旗。
例题3-5-4: 棒球队员（右打者）手执球棒击中一球飞出， 如图所示，则手持球棒击球的正确力图表示为 下列何图？
(Ａ)
(Ｂ)
(Ｃ)
(Ｄ)
以身体的轴心为转轴，两手握棒处 为施力点，棒球击中处为抗力点。
例题3-4-5: 甲、乙、丙三人分别用不同光滑斜面，将同一 物体拉至相同的高度，如图，回答下列问题：
• 根 据 3-4 杠 杆 原 理 ， 若施力臂大于抗力臂 ，则有省力的效果。
• 易拉罐的拉环其实是 一种杠杆，因手拉的 位置与支点的距离大 于下压的位置，故可 轻松打开封口。
▲利用拉环可以省力 打开易拉罐
课P88
杠杆
• 省力的杠杆，施力移动距 离较长，会较费时。
• 喷雾器、脚踏打气机或订 书机等都是这类杠杆。
施的力 拉的绳长 h所需的功
省力或 省时
定滑轮 w
h
动滑轮
1 2w
2h
wh
不省力／ 不省时
wh
省力／
费时
课P94
如图所示，那默在此种滑轮 下方悬挂W千克重的砝码， 并且施力F等速向上拉滑轮。 若不计绳子与动滑轮的质量 及各接触面的摩擦力，则在 砝码上升期间，下列叙述何 者正确？
课P94
(A)本装置为耗时、费力的机械
＝物体获得的重力位能W × S2
由于F＝
1 2
W
手上提的距离S1
＝物体上升距离S2 × 2
• 动滑轮可以省力，但费时。
教师可视教学状况跟同学做补充
滑轮的轴可随物体上下移动，称为 “动滑轮”。
使用动滑轮时，拉力的大小和施力拉 绳的方向有关。若斜向施力拉重物， 施力中的垂直方向分力才可使重物拉 升，故拉力的大小随拉绳方向和垂直 方向之夹角增加而增大。
课P93
滑轮
• 將定滑輪與動滑輪組合，容 易向下施力，使重物被提起 ，且只需物體重量一半的拉 力F= 12W使物上升
• 這樣滑輪組合不僅可以省力 ，也可改變施力方向。
课P93
滑轮
▲起重机上的滑轮组
课P93
试比较定滑轮与动滑轮的作用情形。
拉起重w 抬升物体至 拉抬重w的 的物体所 高度h所需 物体至高度
3-3动滑轮是否能省力？
1. 将绳子的一端固定于支架 上，另一端与弹簧秤连接。 在10公克动滑轮上悬挂50 公克的砝码，再将滑轮挂 于绳子上(如图)。
可选择滑轮凹槽较深，或选 择较粗的绳子，滑轮比较容 易稳定的在绳子上滑动。
课P92
3-3动滑轮是否能省力？
2. 记录此时砝码离地的高度。 3. 用手将弹簧秤稳定垂直上
若施力在轮上时，由于施力臂较大，因此施力会小 于抗力，此时的轮轴必省力，而施力移动距离较长。
若施力在轴上时，由于施力臂较小，因此施力会大 于抗力，此时的轮轴必费力，但施力的移动距离较短。
教师可视教学状况跟同学做补充
(1) 水车：水由桨叶轮边缘施力，可使中心轴旋转而 带动其他机械。
(2) 绞盘：水手合力推动长柄，绞盘的中心轴绕着绳 子或铁鍊旋转而拉起船锚。
(B)至少需施力
1 2
W千克重，才可
使物体上升
(解C)析拉上绳子的长度等于物体上升 (A)的根距据离图示此滑轮为动滑轮，为 (费D时)砝、码省所力增的加机的械重。力(位C)能拉等上于绳施子 的 长力度作为功物的一体半上 升 距 离 的 2 倍 。 (D)砝码增加的重力位能等于施力 所作的功。故答案为(B)。
课P90
轮轴
• 轮轴是将两个不同半 径的圆轮，固定在同 一转轴上的机械。
• 半径较大者称为轮。 • 半径较小者称为轴。
课P90
轮轴
• 轮轴的原理和杠杆相 同，可将转轴视为支 点，两圆的半径即为 施力臂及抗力臂。
• 当轮转一圈时，轴也 会转一圈。
课P90
轮轴
• 施力于轮上，则可在轴上举起 较重的物体，达到省力的效果 。
提10公分，观察弹簧秤读 数与砝码上升的高度。
课P92
滑轮
• 由弹簧秤可读出拉力的大小仅 为物体重量的一半，而上提的 绳长为物体上升距离的两倍。
• 动滑轮可视为抗力点在支点和 施力点中间的杠杆。
• 拉动动滑轮时，若滑轮重量不
计，施力F仅为物体重量W的
一半F＝
1 2
W。
课P92
滑轮
• 施力所作的功F × S1
课P94
下列四种不同机械装置的示意图，在维持静 止时，请问何者最费力？
解析 (A)、(B)与(D)皆为省力的简单机械，施力F均小 于100kgw。(C)为定滑轮，仅能改变施力方向，不 省力，施力F＝100kgw。故答案为(C)。
课P95
斜面
• 埃及人建金字塔时， 知道要抬起巨大的石 块，需施极大的力， 故采用斜面来搬运。
课P95
螺旋
• 螺丝钉、瓶盖及回旋的山路，皆是螺旋 的应用。
▲各种螺旋的应用
课P95
那默为了在洛娜面前展现他的男子气概，他手 边有两个体积相同的物体，并有三样工具可以 运用，如图所示。请问他选择哪种简单机械， 举起哪种物体，他所需施的力最小？
课P95
简单机械的施力与物重比例
(甲) F×60=W×25 F=5W/12 (乙) F=W/2
▲省力但费时的杠杆工具
课P89
杠杆
• 若施力臂小于抗力臂，使 用杠杆会费力但省时。
• 筷子、夹子和扫帚等是这 类杠杆。
▲费力但省时的杠杆工具
课P89
杠杆的分类 依使用目的不同，一般可分成三种： 第一种： 支点位在施力点与 抗力点之间，可以 省力或省时或方便 操作。
若支点较靠近施力点，施力臂较长，可以省力； 若支点较靠近抗力点，抗力臂较长，可以省时； 若支点在正中间，可以改变施力方向。
第3章
能量-由功到热
3-1 功与功率
3-2 功与动能
3-3位能、能量守恒定律与能源
3-4杠杆原理
3-5简单机械
不论是古希腊、古罗马或是阿拉伯人，
都有使用投石机的记载，虽然外形、
抛射的物体有所不同，但都是应用杠
杆原理的简单机械。
曹操阵营以寡击众，利用投石机成功击败袁绍军。投石机是利用什么原理，让曹 军可藉此装置轻易抛出极重的物体，进而赢得这场经典的战役？
课P90
轮轴
• 施力于轴上，在轮上会有较大 的转动距离，可以达到省时的 目的。
教师可视教学状况跟同学做补充
由两个半径不等的圆轮，固定在同一轴心上，这种 机械称为轮轴。
轮轴事实上是杠杆的变体，若把轴心当做支点，则 轮半径是轮上作用力的力臂，而轴半径是轴上作用力 的力臂，此时的轮轴恰为支点在中间的杠杆。
• 斜面是一种省力却费时的简单机械。
教师可视教学状况跟同学做补充
和水平面成倾斜的平面，称为“斜面”。 (1) 以斜面装置拉动滑车至高处的施力，比直接吊起滑
车至高处的施力要小，也就是说，斜面可以用较 小的力将物体抬至高处。 (2) 斜面愈长，或斜面高愈小，即斜角愈小，则愈省力。 (3) 斜面的应用： (a) 日常生活中有很多事物应用斜面的原理而达到
(3) 曲柄：可视为轮轴的一种，曲柄的长度即为轮的 半径。
(4) 齿轮：轮、轴两者都可用不同尺寸的齿轮取代而 应用于许多地方，例如：自行车的链轮。
课P91
滑轮
• 滑轮是侧面有凹槽、可绕中 心轴旋转的圆轮。
• 滑轮可改变施力的方向或省 力拉起重物。
• 基本的滑轮分为两种： 定滑轮和动滑轮。
• 滑轮的原理也和杠杆相同。
• 采用斜面搬运物体， 虽移动的距离较长， 但可用较小的力将物 体搬运至相同高度。
▲无障碍坡道也是斜面 装置原理的运用
课P95
斜面
• 如右图，要将10kgw 的书柜垂直抬高1m， 须施力10kgw。
• 若沿着长2m、高1m 的光滑斜面搬运，则 只须施5kgw的力即可 完成相同的功。
▲利用斜面可以达到省 力的目的
a)请学生自行回答问题
课P88
3-5 简单机械
• 生活中有许多运用物理原理的工具，这些 物品可让我们省时、省力或方便操作，但 作用过程中只能传递或转换功与能，并不 会增加或减少对物体的作功。