科學小實驗: 認識一下,事半功倍的滑輪家族吧

 2018-07-18 08:00:00.0

小朋友們,大家還記得之前小兔分享過的國旗升降台的小實驗嗎?在那個實驗當中,我們知道了定滑輪的工作原理。其實,滑輪家族還有其他兩位成員,就是我們今天要介紹的動滑輪和滑輪組。在日常生活當中,滑輪是人類的好幫手,幫助人類從事很多生產和生活的工作。定滑輪除了應用到國旗升降當中,還被應用到家用電梯中;動滑輪被應用到現代化起重機上,可以使起重作業更平穩;滑輪組也被應用到塔吊和吊車等大型裝置上。

這些滑輪長得都一樣,為什麼還分不同的類型呢?各類滑輪的工作原理是什麼呢?它們能發揮什麼作用呢?小朋友們是不是對這些很好奇,那麼,我們就帶著這些問題開始今天的實驗。小兔相信,實驗之後,小朋友們都會成為滑輪小專家。

羋盒錦囊

通過製作滑輪組,了解定滑輪、動滑輪的工作原理。

實驗器材

L杆,軸套,90軸,短直杆,25軸,皮帶輪,直鐵片,15軸,L形鐵片,棉線

實驗步驟

01

在一根L杆的中間和頂端孔插入90軸,軸兩端插入軸套。

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02

兩根90軸兩側連接短直杆,外面軸套固定。

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03

在另一根L杆中間插入兩根25軸,軸上各連接皮帶輪和軸套。

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04

剩下的一個皮帶輪上插入25軸,兩端連接直鐵片,外側軸套固定,直鐵片下用一根15軸連接L形鐵片,軸套固定。

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05

將第2、3步的L杆和直杆用軸及軸套連接,下面其中一根軸較長,用來固定繩子。

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06

把棉線剪成兩段(短的一段40cm左右),短棉線放到內側皮帶輪上,並一端綁上L形鐵片,另一端可以先繞在軸上;長棉線先放到外側皮帶輪上,一端穿過第4步的皮帶輪組,固定到上面的L杆頂端孔內,另一端也繞到軸上。

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羋小兔說原理

今天的實驗,我們利用到了滑輪原理。

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定滑輪是使用時軸的位置固定不動的滑輪。定滑輪不省力,但是可以改變力的方向。屬於滑輪原理的應用和機械功的討論,實質上是動力臂等於阻力臂的槓桿「等臂槓桿」。

動滑輪是軸位置隨被拉物體一起運動的滑輪。動滑輪實質是動力臂等於2倍阻力臂的槓桿「省力槓桿」。它不能改變力的方向,但最多能省一半的力,但是不省功。

滑輪組是由多個動滑輪、定滑輪組裝成的一種簡單機械,既能省力也可以改變用力的方向。

羋盒啟迪

滑輪的工作原理實質上就是槓桿原理,槓桿原理亦稱「槓桿平衡條件」,即要使槓桿平衡,作用在槓桿上的兩個力矩(力與力臂的乘積)大小必須相等。即:動力×動力臂=阻力×阻力臂。在使用槓桿時,為了省力,就應該用動力臂比阻力臂長的槓桿;如果想要省距離,就應該用動力臂比阻力臂短的槓桿。因此使用槓桿可以省力,也可以省距離。

關於槓桿原理有一句流傳很久的名言:「給我一個支點,我就能撬起整個地球!」,這是槓桿原理的發明者說的話,那小朋友知道這個人是誰嗎?

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