【正文】 教研室組織編寫資料作者：日期：[六年級上冊12單元由嵊泗縣教研室組織編寫，僅供學(xué)習(xí)參考] [六年級上冊34單元由市屬學(xué)校組織編寫，僅供學(xué)習(xí)參考]六上第一單元：工具與機(jī)械【簡單機(jī)械】凡能夠改變力的大小和方向的裝置，統(tǒng)稱“機(jī)械”。利用機(jī)械既可減輕體力勞動，又能提高工作效率。機(jī)械的種類繁多，而且比較復(fù)雜。根據(jù)伽利略的提示，人們曾嘗試將一切機(jī)械都分解為幾種簡單機(jī)械，實(shí)際上這是很困難的，通常是把以下幾種機(jī)械作為基礎(chǔ)來研究。例如，杠桿、滑輪、輪軸、齒輪、斜面、螺旋、劈等。前四種簡單機(jī)械是杠桿的變形，所以稱為“杠桿類簡單機(jī)械”。后三種是斜面的變形，故稱為“斜面類簡單機(jī)械”。 簡單機(jī)械又被人們習(xí)慣地稱為工具。不論使用那一類簡單機(jī)械都必須遵循機(jī)械的一般規(guī)律——功的原理。使用機(jī)械的目的是為了省力或加快速度（省時(shí)）或操作方便（改變力的方向，）使用機(jī)械絕對不能省功，也不會產(chǎn)生功，而只能傳遞或轉(zhuǎn)換功和能?！靖軛U】用剛性材料制成的形狀是直的或彎曲的桿，在外力作用下能繞固定點(diǎn)或一定的軸線轉(zhuǎn)動的一種簡單機(jī)械。其上有支點(diǎn)（用O表示），動力（F）作用點(diǎn)，阻力（W）作用點(diǎn)，杠桿的固定轉(zhuǎn)軸就是通常所說的“支點(diǎn)”，從轉(zhuǎn)軸到動力作用線的垂直距離叫“動力臂”，從轉(zhuǎn)軸到阻力作用線的垂直距離叫“阻力臂”。上述就是通常所講的三點(diǎn)兩臂。由于杠桿上三點(diǎn)的位置不同，即產(chǎn)生不同的受力效果?！救惛軛U】對杠桿的分類一般是兩種方法。第一種是以支點(diǎn)、阻力點(diǎn)和動力點(diǎn)所處的位置來分的；另一種是按省力或費(fèi)力來區(qū)分的。無論怎樣來劃分，總離不開省力、費(fèi)力、不省力也不費(fèi)力這幾種情況。分別簡述如下：第一種分類法第一類杠桿：是動力F和有用阻力W分別在支點(diǎn)的兩邊。 用力點(diǎn)與支點(diǎn)的距離決定了其是否省力或費(fèi)力，用力點(diǎn)離支點(diǎn)愈遠(yuǎn)則愈省力，愈近就愈費(fèi)力，如果阻力點(diǎn)用力點(diǎn)距離支點(diǎn)一樣遠(yuǎn)，則不省力也不費(fèi)力，只是改變用力的方向。例如，剪金屬片用的剪刀，刀口很短，它的機(jī)械利益遠(yuǎn)大于1。這是因?yàn)榻饘侔搴苡?，刀口短，刀把長，即動力臂大于阻力臂，可以少用力。屬于這種情況的杠桿還有克絲鉗等。家庭裁衣剪布用的剪刀，把與刃基本是等長的，即動力臂等于阻力臂，屬于不省力也不費(fèi)力的類型。因?yàn)椴嫉暮穸容^薄，不需太大的力，剪布要直故刀口要長些，為此用力不大，布剪的也直。屬于這種類型的還有物理天平。又如理發(fā)用的剪刀，刀口很長，即動力臂小于阻力臂，它的機(jī)械利益小于1。這是因?yàn)榧舭l(fā)本來不需要多大的力，刀口長一些，能夠剪得快一些和齊一些。第二類杠桿：是支點(diǎn)和動力點(diǎn)分別在有用阻力點(diǎn)的兩邊。 這類杠桿的動力臂大于阻力臂，其機(jī)械利益總是大于1，所以總是省力的。例如，用鍘刀鍘草、獨(dú)輪車開瓶器、榨汁器、核桃夾等都是這類杠桿。第三類杠桿：是支點(diǎn)和有用阻力點(diǎn)分別在動力點(diǎn)的兩邊。 這類杠桿的動力臂小于阻力臂，其機(jī)械利益總是小于1，所以總是費(fèi)力的。例如，縫紉機(jī)的腳踏板、夾食品的竹夾子鑷子、筷子、烤肉夾子都屬于這類杠桿。第二種分類法第一類杠桿：是省力的杠桿，即動力臂大于阻力臂。例如，羊角錘、木工鉗、獨(dú)輪車、汽水板子、鍘刀等等。第二類杠桿：是費(fèi)力的杠桿，即動力臂小于阻力臂。如鑷子、釣魚桿、理發(fā)用的剪刀。第三類杠桿：不省力也不費(fèi)力的杠桿，即動力臂等于阻力臂。其機(jī)械利益等于1。如夭平、定滑輪等?！靖軛U原理】亦稱“杠桿平衡條件”。要使杠桿平衡，作用在杠桿上的兩個(gè)力（動力和阻力）的大小跟它們的力臂或反比。動力動力臂=阻力阻力臂，用代數(shù)式表示為FL1=WL2。 式中，F(xiàn)表示動力，L1表示動力臂，W表示阻力，L2表示阻力臂。從上式可看出，欲使杠桿達(dá)到平衡，動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一。在使用杠桿時(shí)，為了省力，就應(yīng)該用動力臂比阻力臂長的杠桿；如欲省距離，就應(yīng)該用動力臂比阻力臂短的杠桿。因此使用杠桿可以省力，也可以省距離。但是，要想省力，就必須多移動距離；要想少移動距離，就必須多費(fèi)些力。要想又省力而又少移動距離，是不可能實(shí)現(xiàn)的?！緞恿Α咳魏螜C(jī)械，不論是簡單的還是復(fù)雜的，在工作時(shí)，總要受到兩種力的作用：一種是推動機(jī)械的力叫作“動力”，另一種是阻礙機(jī)械運(yùn)動的力叫作“阻力”。動力可以是人力，也可以是畜力、風(fēng)力、電力、水力、蒸汽壓力等，阻力除了我們要克服的有用阻力之外，還有一些是不可避免的無用阻力?！緞恿Ρ邸俊咀枇Ρ邸繌闹c(diǎn)到力的作用線的垂直距離叫“力臂”。從支點(diǎn)到動力的作用線的垂直距離L1叫作“動力臂”；從支點(diǎn)到阻力的作用線的垂直距離L2叫作“阻力臂”。如果把從動力點(diǎn)到支點(diǎn)的棒長距離作為動力臂，或把從阻力點(diǎn)到支點(diǎn)的棒長距離作為阻力臂，這種認(rèn)識是錯(cuò)誤的。這是因?yàn)閷恿Ρ酆妥枇Ρ鄣母拍钫J(rèn)識不清所致?！緳C(jī)械利益】表示機(jī)械省力程度的物理量。機(jī)械雖然絕對不能省功，但可以省力。使機(jī)械作功的力稱為“動力”（F），阻礙機(jī)械作功的力稱為“阻力”（P）。使用機(jī)械的目的，在于使用很小的動力而與阻力平衡。所謂機(jī)械利益（A），就是機(jī)械的有用阻力（P）跟動力（F）小于1。機(jī)械利益＞1時(shí)，省力費(fèi)時(shí)，凡省力的機(jī)械，其機(jī)械利益必大于1。例如，獨(dú)輪車、鉗子、起子、省力的杠桿等都是省力的機(jī)械。機(jī)械利益=1時(shí)，不省力，也不費(fèi)力。例如物理天乎。機(jī)械利益＜1時(shí)，費(fèi)力省時(shí)，例如竹夾、火鉗等。機(jī)械利益是由實(shí)際測得的有用阻力和動力的大小所決定。由于機(jī)械潤滑情況的不同，在克服同樣的有用阻力時(shí)，亦有所不同。機(jī)械潤滑得不好，無用阻力大，需要動力也大，機(jī)械利益就小些；機(jī)械潤滑得好，無用阻力小，需要的動力也小，機(jī)械利益就大些。新生產(chǎn)出的機(jī)器需要磨合，汽車出廠要用上一段時(shí)間，目的是使其摩擦阻力減小。但機(jī)器陳舊，機(jī)件磨損，又會增加阻力。【杠桿的應(yīng)用】不同類型杠桿各具有不同的特點(diǎn)和用途。掌握了杠桿原理，就可根據(jù)需要有意識地選用不同類型的杠桿來使用。應(yīng)明確：省力杠桿省力但要多移動距離，費(fèi)力杠桿費(fèi)力但省距離，等臂杠桿不省力也不省距離，又省力又省距離的杠桿是沒有的。有的杠桿是否省力或省距離，不是永恒不變的。根據(jù)使用情況的不同，會由省力變?yōu)槭【嚯x。例如，用鐵鍬鏟土，往車上裝土的過程都會有所改變。鏟土?xí)r支點(diǎn)在動力點(diǎn)及阻力點(diǎn)之間，在裝土?xí)r動力點(diǎn)在支點(diǎn)與阻力點(diǎn)之間。為此，在使用杠桿時(shí)應(yīng)注意幾點(diǎn)：，必須根據(jù)題意畫出示意圖，在圖上標(biāo)出杠桿的支點(diǎn)、動力作用線和阻力作用線。同時(shí)用線段標(biāo)明動力臂和阻力臂的大小，再根據(jù)杠桿平衡條件，列出方程，進(jìn)行計(jì)算。力臂是從支點(diǎn)到力的作用線的垂直距離，不要理解為力臂是從支點(diǎn)到力的作用點(diǎn)的長度。動力和阻力都是指作用在同一杠桿上的力，而不是作用在重物或其他物體上的力。：（1）畫出杠桿：用粗直線表示直杠桿，用變曲的粗線表示曲杠桿。（2）在杠桿轉(zhuǎn)動時(shí)找出支點(diǎn)，并在支點(diǎn)旁用箭頭表示杠桿轉(zhuǎn)動的方向。（3）根據(jù)轉(zhuǎn)動方向判斷動力、阻力的方向。動力、阻力的作用點(diǎn)應(yīng)畫在杠桿上，可用力的示意圖表示。（4）用虛線表示力的作用線的延長線和力臂。，適用于任意一個(gè)平衡位置上，所謂杠桿的平衡是指杠桿靜止不轉(zhuǎn)動或勻速轉(zhuǎn)動?！緱U秤】它是測量物體質(zhì)量的量度工具，是以提紐為轉(zhuǎn)動軸，根據(jù)杠桿平衡原理制造的。桿秤主要由秤桿、秤砣、秤鉤（或秤盤）等構(gòu)成。桿秤是我國勞動人民所發(fā)明并使用已久的測量工具，舊秤以斤，兩為單位計(jì)量，目前以千克計(jì)量?！据嗇S】是固定在同一根軸上的兩個(gè)半徑不同的輪子構(gòu)成的杠桿類簡單機(jī)械。半徑較大者是輪，半徑較小的是軸。從形式上看是圓盤，但從實(shí)質(zhì)上看起來只有它們的直徑或半徑起力學(xué)作用。用R表示輪半徑，也就是動力臂；r表示軸半徑，也就是阻力臂；O表示支點(diǎn)。當(dāng)輪軸在作勻速轉(zhuǎn)動時(shí)，動力輪半徑=阻力軸半徑，所以輪和軸的半徑相差越大則越省力。上式動力用F表示，阻力用W表示，則可寫成FR=Wr。即利用輪軸可以省力。若將重物掛在輪上則變成費(fèi)力的輪軸，但它可省距離。日常生活中常見的門的球形鎖、轆轤、螺絲刀、絞盤、石磨、汽車的駕駛盤、手搖卷揚(yáng)機(jī)等都是輪軸類機(jī)械?！净啞炕喪菍儆诟軛U變形的一種簡單機(jī)械，是可以繞中心軸轉(zhuǎn)動的，周圍有槽的輪子。使用時(shí)，根據(jù)需要選擇?；喛煞譃槎ɑ?、動滑輪、滑輪組、差動滑輪等。有的省力，有的可以改變作用力的方向，但是都不能省功?！径ɑ啞炕喌妮S固定不動，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)等臂杠桿。動力臂和阻力臂都是滑輪的半徑r，根據(jù)杠桿原理Fr1=Wr2。它改變了動力的方向，如要把物體提到高處，本應(yīng)用向上的力，如利用定滑輪，就可以改用向下的力，因而便于工作。使用定滑輪時(shí)，繩子拉力的方向與拉力的大小與關(guān)，因?yàn)槔Φ姆较蚩偸呛捅鄞怪保晕矬w被拉升的方向與拉繩子的方向無關(guān)?！緞踊啞炕喌妮S和重物一起移動的滑輪。它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)動力臂二倍于阻力臂的杠桿。根據(jù)杠桿平衡的原理Wr=F2r。它改變用力的方向。其方向是與物體移動的方向一致。使用動滑輪時(shí)，拉力的大小與拉繩的方向有關(guān)，拉力的大小視拉繩方向和垂直方向之夾角的增加而增大【滑輪組】動滑輪和定滑輪組合在一起叫“滑輪組”。因?yàn)閯踊喣軌蚴×?，定滑輪能改變力的方向，若將幾個(gè)動滑輪和定滑輪搭配合并而成滑輪組，既可以改變力的大小，又能改變力的方向。定滑輪與動滑輪可用許多不同組合方式得到滑輪組，不同的滑輪組有不同的機(jī)械利益比，滑輪系統(tǒng)中的機(jī)械利益比是由滑輪的數(shù)目與組成位置而決定的。普通的滑輪組是由數(shù)目相等的定滑輪和動滑輪組成的。而這些滑輪或者是上下相間地坐落在同一個(gè)輪架（或叫“輪轅”），或者是左右相鄰地裝在同一根軸心上。繩子的一端固定在上輪架上，即相當(dāng)于系在一個(gè)固定的吊掛設(shè)備上，然后依次將繩子繞過每一個(gè)下面的動滑輪和上面的定滑輪。在繩子不受拘束的一端以F力拉之，被拉重物掛在活動的輪架上。對所有各段繩子可視為是互相平行的，當(dāng)拉力與重物平衡時(shí)，則重物W必平均由每段繩子所承擔(dān)。若有n個(gè)定滑輪和n個(gè)動滑輪時(shí)，且為勻速運(yùn)動時(shí)，則所需之F力的大小仍和上面一樣。因此，在提升重物時(shí)才能省力。其傳動比乃為F∶W=1∶2n。注意，在使用滑輪組時(shí)，不能省功，只能省力，但省力是以多耗距離（即行程）為前題的。前邊所分析的定滑輪、動滑輪以及滑輪組，都是在不計(jì)滑輪重力，滑輪與軸之間的摩擦阻力的情況下得出的結(jié)論。但在使用時(shí)，實(shí)際存在輪重和摩擦阻力，所以實(shí)際用的力要大些?！拘泵妗颗c水平面成傾斜的光滑平面，稱為斜面。簡單機(jī)械的一種，可用于克服垂直提升重物之困難。距離比和力比都取決于傾角。如摩擦力很小，則可達(dá)到很高的效率。用F表示力，L表示斜面長，h表示斜面高，物重為G。不計(jì)無用阻力時(shí)，根據(jù)功的原理，得FL=Gh，傾角越小，斜面越長則越省力，但費(fèi)距離。日常生活中有很多事物應(yīng)用斜面的原理而達(dá)到省力的目的，如樓梯、蜿蜒而上的山路等?！韭菪咳魧⑿泵鎳@在圓柱上，則形成稱為螺旋的簡單機(jī)器。屬于斜面一類的簡單機(jī)械。例如螺旋千斤頂可將重物頂起，它是省力的機(jī)械。千斤頂是由一個(gè)陽螺旋桿在陰螺旋管里轉(zhuǎn)動上升而將重物頂起。根據(jù)功的原理，在動力F作用下將螺桿旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)對螺旋做的功為F2πL。螺旋轉(zhuǎn)一周，重物被舉高一個(gè)螺距（即兩螺紋間豎直距離），螺旋對重物做的功是Gh。依據(jù)功的原理，很小的力，就能將重物舉起。螺旋因摩擦力的緣故，效率很低。即使如此，其力比G/F仍很高，距離比由2πL/h確定。螺旋的用途一般可分緊固、傳力及傳動三類。螺絲、附螺紋的瓶蓋、螺旋式汽車千斤頂?shù)榷际菓?yīng)用螺旋的裝置?！九恳喾Q“尖劈”，俗稱“楔子”。它是簡單機(jī)械之一，其截面是一個(gè)三角形（等腰三角形或直角三角形）。三角形的底稱作劈背，其他兩邊叫劈刃。施力F于劈背，則作用于被劈物體上的力由劈刃分解為兩部分。P是加在劈上的阻力，如果忽略劈和物體之間的摩擦力，利用力的分解法，知P與劈的斜面垂直，P的作用可分成兩個(gè)分力：一個(gè)是與劈的運(yùn)動方向垂直，它的大小等于Pcosα，對運(yùn)動并無影響；另一個(gè)是與劈的運(yùn)動方向相反的，它的大小等于Psinα，對運(yùn)動起阻礙作用。所以，當(dāng)F=2Psinα?xí)r劈才能前進(jìn)，因而P與F大小之比等于劈面的長度和劈背的厚度之比，因此劈背愈薄，劈面愈長，就愈省力。劈的用途很多，可用來做