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簡單機械

簡單機械. 認識槓桿 輪軸的應用 簡單機械的組合. 製作者：簡美智. 簡單機械. 凡能使我們省力或得到方便的工具，都可稱為「機械」。 常用的機械大都是由槓桿、輪軸、滑輪以及斜面等幾種基本元件組合而成的 。這幾種元件，可稱之為「簡單機械」。 剪刀、筷子、鑷子、螺絲起子、喇叭鎖門把、水龍頭和腳踏車等，都是簡單機械的運用。. 使機械的目的. 省力 加快速度 ( 省時 ) 操作方便 ( 改變力的方向 ). 簡單機械 一、 認識槓桿. 如何使翹翹板保持平衡？. 簡單機械 一、 認識槓桿. 阿基米德曾說：

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Presentation Transcript

  1. 簡單機械 認識槓桿 輪軸的應用 簡單機械的組合 製作者：簡美智

  2. 簡單機械 • 凡能使我們省力或得到方便的工具，都可稱為「機械」。 • 常用的機械大都是由槓桿、輪軸、滑輪以及斜面等幾種基本元件組合而成的 。這幾種元件，可稱之為「簡單機械」。 • 剪刀、筷子、鑷子、螺絲起子、喇叭鎖門把、水龍頭和腳踏車等，都是簡單機械的運用。

  3. 使機械的目的 • 省力 • 加快速度(省時) • 操作方便(改變力的方向)

  4. 簡單機械 一、認識槓桿 • 如何使翹翹板保持平衡？

  5. 簡單機械 一、認識槓桿 • 阿基米德曾說： 「只要給我一個站立的地方和支撐點，還有一根夠長的木棒，我就能移動地球。」

  6. 簡單機械 一、認識槓桿 • 試試看 • 怎樣抬高大型重物才會比較省力？

  7. 簡單機械 一、認識槓桿 • 什麼是槓桿 • 凡可繞著一固定軸線或固定點自由旋轉的硬棒，都可視為「槓桿」。 • 槓桿的機械原理是利用固體當力的傳動媒介來達到工作的效益 。

  8. 簡單機械 一、認識槓桿 • 槓桿的力點和力臂： • 施力點與施力臂：施於槓桿上的力，稱為「施力」。施力的位置，稱為「施力點」。施力點到支點的距離，叫做「施力臂」。 • 抗力點與抗力臂：槓桿所受阻力，稱為「抗力」。所受阻力的位置，稱為「抗力點」。抗力點到支點的距離，叫做「抗力臂」。

  9. 簡單機械 一、認識槓桿 • 槓桿中包含三個力點 • 支 點：用力時，不動的點。槓桿轉動時所繞 的固定點。 • 施力點：用力點。 • 抗力點：用力後，可以看出某一個點有反應。

  10. 抗力 施力 抗力臂 施力臂 抗力點 施力點 支點 簡單機械 一、認識槓桿

  11. 簡單機械 一、認識槓桿 • 施力臂與抗力臂的長短，和用力大小間的關係 • 施力臂>抗力臂，則施力<抗力，省力，但施力的移動距離加長。 • 施力臂<抗力臂，則施力>抗力，不能省力，但施力的移動距離較短。 • 施力臂=抗力臂，則施力=抗力，不省力也不省時，但可獲得方向改變的效果。

  12. 簡單機械 一、認識槓桿 • 槓桿原理 • 當槓桿在施力與抗力作用下平衡時，施力對支點產生的力矩必等於抗力對支點產生的力矩。即 施力 X施力臂=抗力 X抗力臂

  13. 抗力點 施力點 不省力不費力(托盤天平) 支點 抗力點 施力點 省力(開罐器、老虎鉗) 支點 抗力點 施力點 費力(刀刃較長的剪刀、取炭夾) 支點 簡單機械 二、槓桿的種類及應用 第一種槓桿：支點在中間

  14. 簡單機械 二、槓桿的種類及應用 • 第一種槓桿 • 支點的位置，決定省力或不省力。施力點距離支點愈遠則愈省力，愈近就愈費力；如果抗力點、施力點距離支點一樣遠，就不省力也不費力，只是改變用力的方向 • 例如：剪刀、釘鎚、拔釘器等。

  15. 抗力點 施力點 支點 簡單機械 二、槓桿的種類及應用 第二種槓桿：抗力點在中間 • 此種槓桿施力臂>抗力臂，一定省力(裁紙刀、開瓶器、榨汁器)

  16. 抗力點 施力點 支點 簡單機械 二、槓桿的種類及應用 第三種槓桿：施力點在中間 • 這種槓桿施力臂<抗力臂，一定費力(筷子、鑷子、鏟子、掃把)

  17. 簡單機械 二、槓桿的種類及應用

  18. 筷子 開瓶器 抗力點 支點 支點 施力點 抗力點 施力點 指甲剪 施力點 鑷子 支點 支點 施力點 抗力點 抗力點 簡單機械 二、槓桿的種類及應用

  19. 簡單機械三、認識輪軸 • 試試看，使用哪一種螺絲起子會比較輕鬆省力？

  20. 簡單機械三、認識輪軸 什麼是輪軸 • 由兩個半徑不同的圓輪，固定在同一轉軸上，這種機械稱為輪軸。可傳遞或增大力量的機械。 • 外面的圓〈大圓〉是輪，中間的圓〈小圓〉是軸，輪和軸都繞著軸心轉動。

  21. 抗力臂= 施力臂= 支點= 簡單機械 三、認識輪軸 輪軸是槓桿的變形 • 輪軸的中心相當於槓桿的支點；施力於輪時，輪的半徑相當於槓桿的施力臂，軸的半徑相當於槓桿的抗力臂。 • 輪軸和槓桿一樣，具有改變力的方向、省力或省時的功能。

  22. 簡單機械 三、認識輪軸 • 輪軸的機械效益 • 若施力在輪上時，由於施力臂較大，因此施力會小於抗力，此時的輪軸必省力，而代價則是施力移動距離加長。 • 若施力在軸上時，由於施力臂較小，因此施力會大於抗力，此時的輪軸必費力，但施力的移動距離較短。

  23. 簡單機械四、輪軸的應用 • 輪軸的應用： • 當輪子固定再轉軸上時，就形成一種可傳遞或增大力量的機械。 • 門的喇叭鎖、汽車方向盤、車窗搖桿、水龍頭開關、螺絲起子、削鉛筆機、腳踏車、、微波爐開關、扳手、擀麵棍、石磨、水車等也是輪軸的應用。

  24. 輪 軸 螺絲起子的輪和軸 簡單機械四、輪軸的應用

  25. 簡單機械四、輪軸的應用

  26. 簡單機械四、輪軸的應用

  27. 簡單機械五、簡單機械組合 • 什麼是齒輪？ • 齒輪是一對彼此相連，而且只要一個轉動，另一個馬上會跟著轉的輪子。 • 輪軸的輪外緣有整齊的齒列的稱為齒輪。，大小不同的齒輪，可以利用齒溝彼此扣住互相帶動。

  28. 簡單機械五、簡單機械組合 • 齒輪的功能 • 傳送動力 • 改變機械速度 • 改變運動方向。

  29. 簡單機械五、簡單機械組合 • 大、小齒輪的關係： • 大小齒輪轉動的方向是相反的。 • 大齒輪和小齒輪一個齒和一個齒卡住，所以大齒輪轉一圈時，小齒輪會轉好幾圈。 • 不同大小的齒輪會以不同的速度轉動，因此，機器才能夠改變速度

  30. 簡單機械五、簡單機械組合 齒輪在生活中的應用 • 齒輪是用來修正帶 、手錶、時鐘 、腳踏車等都是齒輪的應用。 • 機車、變速腳踏車、汽車換檔時，都會應用齒輪來改變速度。

  31. 簡單機械五、簡單機械組合 齒輪比 • 無論是手排還是自排,都有變換齒輪組合以達成更換齒輪比的動作,而『齒輪比』我們定義成: • 被動齒輪的大小(半徑)/驅動齒輪的大小(半徑) • 大齒輪的半徑x大齒輪的轉速=小齒輪的半徑x小齒輪的轉速

  32. 簡單機械五、簡單機械組合 扭力 • 扭力=在齒輪圓周的作用力(摩擦力) X 齒輪圓半徑 • 車子剛起步需要很大的的扭力，而作用力(摩擦力)都是一樣的，只有加大齒輪，才能獲得更大的扭力

  33. 大齒輪 小齒輪 鏈條 腳踏板 簡單機械五、簡單機械組合 • 腳踏車是簡單機械的組合應用 • 利用槓桿、輪軸、齒輪與鏈條等簡單機械組合而成。 • 腳踏車上有大、小齒輪的組合，是以鏈條相連，使大齒輪可以帶動小齒輪。 • 鏈條可以將一個齒輪的轉動傳給另一個齒輪，而使得兩個分開的齒輪同時轉動。齒輪再帶動輪子轉動，使腳踏車前進。

  34. 大齒輪 小齒輪 鏈條 腳踏板 簡單機械五、簡單機械組合 • 腳踏車是簡單機械的組合應用 • 腳踏板：帶動大齒輪轉動 • 鏈條：大齒輪的動力藉著鏈條傳給後齒輪 • 小齒輪：小齒輪的轉動會帶動後車輪運轉 • 踩動踏板之後會跟著轉動的依序是大齒輪→鏈條→小齒輪→後車輪。

  35. 簡單機械五、簡單機械組合 • 腳踏車能省力嗎？ • 腳踏板和大齒輪的結合是以輪帶動軸，所以省力〈因施力在輪上〉。後車輪和小齒輪的結合是以軸帶動輪，所以費力〈因施力在軸上〉。 • 後車輪和小齒輪的結合是以軸帶動輪，由小齒輪帶動後輪的轉動，是費力的〈因施力在軸上〉，所以腳踏車是費力的工具，但卻可以省時，只要踏板轉一圈就能使後輪轉好幾圈而前進很長的距離，既方便又快速。

  36. 簡單機械五、簡單機械組合 • 槓桿：把手、煞車握柄。 • 輪軸：踏板和大齒輪、小齒輪和後車輪。 • 齒輪：大齒輪經由鏈條帶動小齒輪。 • 螺旋〈斜面〉：利用螺絲釘來固定各部分 。

  37. 簡單機械五、簡單機械組合

  38. 簡單機械五、簡單機械組合 • 認識皮帶 • 以橡皮筋連接兩個圓輪，可以像鏈條一樣達到傳動的效果。 • 鏈條可以連結兩個分開的齒輪，且不容易鬆掉，主要用來傳送動力，橡皮筋的功用類似鏈條的功用

  39. 簡單機械五、簡單機械組合 • 皮帶的功用： • 傳送動力 • 結合多個齒輪可增加傳送動力 • 皮帶具有彈性，傳動時較不會產生噪音，機械受到的振動力也會減低。 • 輸送物品 • 皮帶可製成輸送帶，輸送重物很方便，且輸送的距離可以很長，在工廠中是非常重要的輸送工具

  40. 機車內部的皮帶構造 空氣壓縮機 縫紉機 水力發電機 　 簡單機械五、簡單機械組合 • 皮帶的應用

  41. 簡單機械五、簡單機械組合 • 生活中的應用 • 汽機車引擎:齒輪、鍊條、皮帶 • 腳踏車:齒輪、鍊條、槓桿 、輪軸 • 光碟機:齒輪 (進退托盤) • 鐘錶:齒輪 • 迴力車:齒輪 (透過齒輪繃緊彈簧產生動力) • 電風扇:齒輪 (透過齒輪產生左右搖擺) • 削鉛筆機:齒輪抽水機：皮帶、馬達 〈抽水機上有馬達，馬達內有齒輪，外面有皮帶，油箱帶動發電機轉動，引擎進行抽水〉。 • 裁縫機、 汽車、 機車、 印表機 :皮帶

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