【自】六年級(下) 巧妙的施力工具

1-1【槓桿】包含支點、施力點和抗力點。

 

施力臂＞抗力臂	省力	修剪花木用的剪刀、尖嘴鉗、斜口鉗、裁紙刀、開瓶器
施力臂＜抗力臂	費力	剪縫衣線用的剪刀、垃圾夾、鑷子

 

◎槓桿工具的支點不一定在中央。

支點在左邊：裁紙刀、開瓶器

支點在右邊：剪縫衣線用的剪刀、垃圾夾、鑷子

支點在中間：修剪花木用的剪刀、尖嘴鉗、斜口鉗

 

◎左邊懸掛位置距離支點的長度×左邊的砝碼數量＝右邊懸掛位置距離支點的長度×右邊的砝碼數量

 

1-2【滑輪與軸輪】

◎定滑輪 滑輪和物品位置固定不動的滑輪

使用定滑輪時，物體向上移動，用力的方向就要往下，且施力的大小會和物體的重量相同。

使用定滑輪工作時， 由彈簧秤測得施的力＝物體的重量，所以不省力也不費力。

使用定滑輪時，物體的移動方向和施力的方向會相反。

使用定滑輪時，支點在中間施力點和抗力點在兩邊。

施力臂長度等於抗力臂長度，因此不省力也不費力。(施力臂＝抗力臂)

 

◎動滑輪 滑輪和物品會隨著繩子移動位置

組裝動滑輪裝置時，先在滑輪下方吊掛物體，再將滑輪放在繩子上，可避免滑輪因重心不穩而掉落。

使用動滑輪時，物體的移動方向和施力的方向會相同。

彈簧秤測得施的力＜（物體＋滑輪）的重量，所以是省力。

使用動滑輪時，抗力點在中間，支點和施力點在兩邊。施力臂大於抗力臂，因此是省力的工具。

動滑輪的施力臂＝2倍抗力臂

 

定  滑  輪	動  滑  輪
滑輪位置固定不動 支點在中間，施力點和抗力點在兩邊	滑輪位置會隨著繩子移動 抗力點在中間，支點和施力點在兩邊
物體的移動方向和施力的方向會相反	物體的移動方向和施力的方向會相同
施力臂 = 抗力臂，不省力也不費力	施力臂＜ 抗力臂，省力 施力臂 = 2倍的抗力臂
定滑輪+動滑輪=滑輪組，可使施力和重物移動方向不同，又可省力。 (吊車、起重機、電梯、 窗簾)

 

◎輪軸 具有一大圓柱(輪)和一小圓柱(軸)，輪和軸固定在同一圓心上

使用時，輪和軸同步轉動，輪轉一圈軸也會轉一圈。

物體掛在軸上往上拉，因為軸的半徑小於輪的半徑， 所以用的力比物體的重量小。(費力)

物體掛在輪上往上拉，因為輪的半徑大於軸的半徑， 所以用的力比物體的重量大。(省力)

 

以 輪 帶 軸 (省力)	以 軸 帶 輪 (費力)
輪的半徑就是施力臂， 軸的半徑就是抗力臂	軸的半徑就是施力臂， 輪的半徑就是抗力臂
施力臂＞抗力臂 (省力)	施力臂＜抗力臂 (費力)
門把、扳手、水龍頭	擀麵棍、電風扇、摩天輪、竹蜻蜓

 

門把：轉動門把手施力的地方為輪，門把的金屬轉桿為軸

水龍頭：轉動水龍頭手把，轉的地方為輪，手把下方金屬轉桿的地方為軸

擀麵棍：轉動擀麵棍，手握住施力的地方為軸，與麵粉接觸，直徑較粗的部分為輪

電風扇：風扇中央的金屬棒的地方為軸，葉片旋轉的地方為輪

 

方  式	物  品	輪	軸
以輪帶軸  (省力)	門把	轉動門把手施力的地方	門把的金屬轉桿
	水龍頭	轉動水龍頭手把，轉的地方	手把下方金屬轉桿的地方
以軸帶輪  (費力)	擀麵棍	與麵粉接觸，直徑較粗的部分	轉動擀麵棍，手握住施力的地方
	電風扇	葉片旋轉的地方	風扇中央的金屬棒的地方

1-3【動力傳送】

齒輪

大齒輪轉一齒，小齒輪也轉一齒，因此小齒輪轉一圈，大齒輪會轉比一圈少。轉動方向相反。

腳踏車齒輪 腳踏車用鏈條將大小齒輪連接起來。

轉動其中一個齒輪時，鏈條會將動力傳送到另一個齒輪。

利用鏈條連接的大小齒輪，兩個齒輪轉動的方向相同。

腳踏車的前後齒輪利用鏈條傳送動力。

腳踏板是輪，大齒輪是軸，以輪帶軸。

小齒輪是軸，後輪是輪，以軸帶輪。

齒 輪 組	鍊 條 齒 輪 組
大小齒輪轉動方向相反 (修正帶、迴力車)	大小齒輪轉動方向相同 (腳踏車、電扶梯)
大小齒輪轉動「齒數」相同：大齒輪轉一齒，小齒輪也轉一齒 大小齒輪轉動「圈數」不相同：大齒輪轉一圈，小齒輪轉很多圈                             小齒輪轉一圈，大齒輪轉不到一圈

 

腳踏板與大齒輪	大小齒輪與鍊條	小齒輪與後車輪
輪軸(以輪帶軸)	齒輪	輪軸(以軸帶輪)
腳踩腳踏板(輪) 帶動大齒輪(軸)，同步轉動	大齒輪利用鍊條傳送動力至小齒輪 (大齒輪轉一圈，小齒輪轉很多圈)	小齒輪(軸) 帶動後車輪(輪)，同步轉動
省力	傳送動力	費力

◎腳踏車利用兩組輪軸構造組合，整體而言是費力的工具。

◎前齒輪比後齒輪大，較省力。
(　) ①前齒輪是22齒，後齒輪是64齒。
(ˇ) ②前齒輪是42齒，後齒輪是22齒。

◎前後齒輪兩者相乘後愈大的會愈省力。
(　)①前齒輪是30齒，後齒輪是10齒。
(ˇ)②前齒輪是30齒，後齒輪是20齒。
 

傳動方式	物   品
齒輪組	修正帶
鍊條齒輪組	腳踏車、打擋車和重型機車
皮帶	機車
輪軸和皮帶	纜車
皮帶、鏈條	電扶梯
油	油壓拖板車
空氣	噴瓶