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11.5 改变世界的机械
教科版（2024）物理八年级下册
第十一章 机械与功
目录
素养目标
01
课程导入
02
新课讲解
03
总结归纳
04
课堂练习
05
正确教育
素养目标
1.知道轮轴和斜面等简单机械的原理
2.了解机械使用的历史发展过程
3.了解各种机械在帮助人类改变世界方面所起到的巨大作用
盾构机是南水北调穿黄工程施工期间用到的大型机械。它们由许多简单机械构成。让我们从简单到复杂，领略机械改变世界的力量
简单机械的家族
杠杆
滑轮
除了杠杆和滑轮，简单机械家族中还有轮轴、斜面、螺旋等。
从杠杆到轮轴
可以把杠杆改造成可连续转动的机械吗？图11-5-2表示了杠杆变形成轮轴的过程。与同学讨论后，试着说一说其中的道理。
轮轴
由两个半径不等的圆柱固定在同一轴线上组成，大的称为轮，小的称为轴。
轮
轴
轮轴原理
FR = Gr
动力作用在轮上，轮轴是一个省力杠杆，但费距离。
轮轴实质可看做是一个可以连续转动的杠杆。
1.井上的辘轳，从右边看过去，可画成下图：
动力臂大于阻力臂 —— 省力杠杆
F2
L1 = R
L2 = r
O
F1
2.汽车的方向盘，从上边看下去，也可画成下图:
动力臂大于阻力臂——省力杠杆
F2
L1 = R
L2 = r
O
F1
注意：轮轴使用时，当轮半径是轴半径的n倍时，在不计摩擦情况下，作用在轮上的力的大小为作用在轴上的力的大小的 n 分之一。
在实际应用中，为了使用方便或节约材料，常用杆状物体来代替大轮。
斜面：是与水平面成一定夹角的倾斜平面，是一个费了距离但能省力的简单机械。
注意：斜面长是斜面高度的n 倍时，在不计摩擦的情况下，所用的推力为物重的 n 分之一。
斜面
斜面省力原理
利用斜面这个机械所做的功是：FL
不利用机械直接把物体抬高h，所做的功：Gh
根据功的原理，如果不计物体与斜面之间的摩擦：FL = Gh
因 L＞h，所以 F＜G
即，利用斜面可省力，但要费距离。
螺旋——特殊的斜面
螺旋可以看作是绕在圆柱上的斜面。饮料瓶瓶盖、木螺钉、螺杆、螺母、螺旋式汽车千斤顶等都是应用螺旋的装置。为什么木螺钉较容易被旋进木板中？为什么用螺旋式千斤顶能轻松地把汽车抬起来？这就可以从“螺旋式特殊的斜面”去理解。
各种形式的螺旋
盘山公路
螺旋式千斤顶
阿基米德螺旋机
杠杆、滑轮、轮轴、斜面、螺旋…….简单机械家族的成员可以进行变形和彼此合作，由此工程师们创造出了各种复杂机械，以满足我们生产生活中的需要。
轮轴是一种变形杠杆。下列实例不属于轮轴的是( )
A.汽车方向盘 B.井上的辘轳
C.水龙头开关 D.盘山公路
D
经典例题
答案：D
解析：ABC.由轮子和轴固定在一起转动的机械，叫做轮轴。汽车方向盘、井上的辘轳、水龙头开关属于轮轴的应用，故ABC不符合题意；
D.盘山公路本质上是变形的斜面，故D不符合题意。
故选D
如图所示是我国政府为缓解山区人民出行难的问题而修建的盘山公路，修建盘山公路的目的是( )
A.减小汽车的重力
B.减小汽车牵引力所做的功
C.减小汽车上坡时所需的牵引力
D.减小汽车上坡时行驶的路程
C
经典例题
答案：C
解析：A.盘山公路依山而建，坡度较小，不会使车辆的重力减小，故A不符合题意；
B.根据功的原理：使用任何机械都不省功，即使用机械（如斜面）时，人们所做的功，都不会少于不用机械时所做的功，故B不符合题意；
C.盘山公路是生活中的斜面，使用斜面可以省力，减小了车辆上山时所需要的牵引力，故C符合题意；
D.盘山公路是生活中的斜面，使用斜面可以省力，增加汽车上坡时行驶的路程，故D不符合题意。
如图所示是残疾人专用通道，该通道相当于简单机械中的________，使用该专用通道是为了________（选填“省力”或“省功”）。当人坐着轮椅沿着通道向上运动时，克服摩擦力所做的功是________（选填“有用”“额外”或“总”）功。
斜面
经典例题
省力
额外
答案：斜面；省力；额外
解析：利用残疾人专用通道比起直接到达高处，走的路程要长，相当于简单机械中的斜面。
斜面因为通过的距离变长了，所以费了距离，但可以省力。
当坐着轮椅沿通道向上运动时，克服摩擦力所做的功在使用斜面中，不是必须做的，但又是不能不做的额外功。
世界因机械而改变
物理学发展推动了蒸汽机、内燃机、和电力机械的发明与改进，吹响了两次工业革命的号角。使人类进入机械化、电气现代化时代。科学技术的进步，机械的创新，形成先进的生产力，改变了整个世界。
科学的进步、机械的创新，形成了先进的生产力，改变了整个世界
机械的大型化和微型化、精密化
大量自动化、智能化的机械进入我们的生活，改变着我们的生活，创造着越来越多的奇迹。
自动化、智能化机械进入到我们生活。
会打乒乓球的机器人
自动巡检设备的机器人
巧妙的自动机构
图11-5-11是一个由简单机械组成的巧妙设计。当一份报纸从右边门上的小窗口投入后，整个装置就会运转起来。根据前面学过的知识，请说明图中的各个部件所起的作用以及最后的结果。
1.下列实例运用到斜面原理的是( )
A.螺丝钉 B.剪刀
C.旱冰鞋 D.方向盘
A
答案：A
解析：A.螺丝钉运用了斜面的原理，使用时可以省力，故A符合题意；
B.剪刀运用了杠杆原理，故B不符合题意；
C.旱冰鞋上小轮子的作用是通过滚动摩擦代替滑动摩擦，使摩擦力大大减小，故C不符合题意；
D.汽车的方向盘是一个轮轴，动力作用在轮上，可以省力，故D不符合题意。
故选A。
2.如图所示是用螺丝刀拧螺丝的情景。手柄__________（选填“粗”或“细”） 一些的螺丝刀用起来更省力；用力转动螺丝刀的过程中，手对螺丝刀__________（选填“没有”或“有”）做功，螺丝钉的螺纹相当于__________（选填“斜面”或“轮轴”）螺丝钉上螺纹__________（选填：密/疏）一些的螺丝钉拧起来更省力。
粗
有
斜面
密
答案：粗；有；斜面；密
解析：螺丝刀属轮轴，手柄粗一些的螺丝刀轮的直径更大，轮的半径大，轴的半径不变时，阻力臂不变，相当于动力臂大，故用起来更省力；力转动螺丝刀的过程中，作用在轮上的动力使得螺丝刀转动，在力的方向移动了距离，故做功。
螺丝钉上的一圈圈螺纹的长相当于斜面的长度，斜面是一种变形的杠杆，因此螺丝钉是被拧成圆柱形的类似斜面的机械；螺丝钉螺纹密、螺线长，相当于斜面较长，使用起来更省力。
3.如图所示，将一个重为9.0 N的物体从斜面底端匀速拉到斜面顶端，沿斜面向上的拉力为3.6 N，物体在斜面上移动的距离s = 1.2m，物体升高的高度h = 0.3m，则( )
A.物体所受的摩擦力为3.6 N
B.克服物体重力做的功为4.32 J
C.拉力做的功为2.7 J
D.斜面的机械效率为62.5%
D
答案：D

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