科学：小学教师指南/简单机械
机器是指包含一个或多个部件并利用能量执行预期动作的工具。它们也被用来帮助简化工作。简单机器是一种机械装置，可以改变力的方向或大小。它们可以被定义为最简单的机制，利用机械优势（也称为杠杆作用）来放大力量。这个术语通常指的是文艺复兴时期科学家定义的六种经典的简单机械。我们仍然在日常生活中使用这些机器，甚至没有意识到。机器人的构造、设计、操作和应用在学校越来越受欢迎。机器人程序使用其中一些简单机械来构造机器人。
- 杠杆
- 轮轴
- 滑轮
- 斜面
- 楔子
- 螺丝
简单机器使工作变得更容易，因为它们允许我们在更长的距离上推或拉。
- 增加施加在物体上的力
- 增加物体移动的距离和速度
- 将力从一个地方转移到另一个地方
- 改变力的方向
没有机器可以同时增加力和距离
当机器被用来使工作更容易时，它会通过放大我们的力量产生机械优势。要计算机械优势，将负载除以努力，这就是你的数学技能发挥作用的地方！由于摩擦（影响物体移动的速度），机械优势小于实际机械优势。
负载/努力 = 机械优势
功是指将物体移动一定的距离，必须使用力
例如，想想用螺丝刀对螺丝施加的力与仅仅用手指施加的力相比，可以多出多少力。
此外，杠杆、齿轮和滑轮都是提供机械优势的机器。如果杠杆让你用 20 磅的力举起 100 磅的重物，则机械优势为 5:1。
是一种由于两个不同表面相互摩擦而产生的阻力，它会产生热量。由于惯性，初始启动摩擦大于物体开始移动后的摩擦。
- 启动摩擦：使物体在表面上开始滑动所需的力
- 滑动摩擦：使物体在开始滑动后保持滑动所需的力
- 滚动摩擦：使两个表面的不规则部分相互滚动而不是滑动所需的力
滑动摩擦大于滚动摩擦（想想推一堆箱子与把它们放在手推车上滚动相比）
摩擦也可以通过使表面更加光滑来减少。或者可以使用某种润滑剂，如油、润滑脂、蜡和石墨，以及水。
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斜面是连接较低水平与较高水平的斜坡或倾斜表面。斜面有助于减少工作，但会增加距离。
例如，一个太重的桶无法直接抬到更高的平台上，可以使用一个斜坡（斜面）将其滚上去。这帮助人们在移动桶时施加了更少的力，但桶需要移动的距离增加了。
楔子是一种用来移动到或进入某个东西的斜面。
例如，伐木工的楔子（钉子形状）用来劈开木材。
螺丝有一个螺纹（脊），它以螺旋状绕着中心绕圈。
例如，灯泡的底座。
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杠杆根据支点、力点和阻力点（负载）的位置进行分类。通常将输入力称为力点，将输出力称为负载/阻力。这使得可以通过支点、阻力和力点的相对位置来识别杠杆的三类。
第一类
支点在中间：力点施加在支点的一侧，阻力（或负载）施加在另一侧。例如，跷跷板、撬棍或剪刀。机械优势可能大于或小于 1。
第二类
阻力（负载）在中间，力点施加在阻力的一侧，支点位于另一侧。例如，独轮车、胡桃夹子、开瓶器或汽车的刹车踏板。机械优势总是大于 1。
第三类：力点在中间，阻力（负载）位于力点的一侧，支点位于另一侧。例如，镊子或人类的下颌骨。机械优势总是小于 1。
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螺丝通常是指圆柱形部件，具有连续的螺旋状肋骨，用作紧固件或力与运动的调节器。你实际上可以认为它是一个特殊情况的斜面，其中物体从较高位置移动到较低位置，反之亦然，但在一系列圆圈中移动，从而节省水平空间。
螺丝作为简单机器的更著名的例子是螺旋压榨机的发明。它可能是在公元前 1 世纪或 2 世纪的希腊发明的，自罗马帝国时代起就一直被用于压榨衣服。在公元 1 世纪，木制螺丝被用于葡萄酒和橄榄油压榨机，用于切割内螺纹的刀具（丝锥）也已经投入使用。
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简单机械是指由两个不同直径的圆盘或圆柱体组成的装置，它们安装在一起，绕同一个轴旋转。需要旋转的细杆称为**轴**，固定在轴上的较宽物体称为**轮**，我们在其上施加力。轮子可以减少摩擦力，因为与地面接触的表面积远小于没有轮子时的滑动。施加在两个圆盘（圆柱体）边缘的力提供了机械优势。当用作手推车的轮子时，较小的圆柱体是轮子的轴，但当用在绞车、卷扬机和其他类似应用中时，较小的圆柱体可能与安装在轴承中的轴分开。它不能单独使用！该系统是杠杆的一种形式，负载分别施加在轮轴的周边，应围绕铰链（支点）平衡。轮轴的机械优势是支点到施加负载的距离之比，或者相同的是轮轴的半径之比。
轮轴有很多优点，如果没有这种机器，我们就无法完成我们日常生活中的一些简单任务。例如，用绞车从井里提一桶水，门把手、手推车、摩天轮、风扇、披萨切割器，对我们社会来说最重要的就是车辆的齿轮和轮胎运动。轮轴有助于更轻松地使用这些不同的物体，进入建筑物，在游乐场玩乐，或简单地快速地从 A 点到达 B 点。
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它包括一个安装在轴或轴上的轮子，旨在支撑绷紧的缆绳或皮带在其圆周上的移动和改变方向。滑轮以各种方式使用，用于提升负载、施加力和传递功率。滑轮可以转移力的方向，如果存在多个力，则可以提供机械优势。一个或多个独立旋转的滑轮可用于获得机械优势，尤其是在提升重量时。
滑轮组 是一个由两个或多个滑轮组成的系统，绳索或电缆穿过它们，通常用于提升或拉动重物。参与的绳索越多，机械优势就越大。滑轮组装在一起形成滑轮组，滑轮组成对，一个固定，另一个随着负载移动。绳索穿绕在滑轮上，以提供机械优势，放大作用在绳索上的力。
在右侧的图中，有两个自由旋转的滑轮，一个在上滑轮组上，保持固定，另一个在下滑轮组上，随着负载的提升而向上移动；绳索的一端固定在上滑轮组上
复合机械是指将两种或两种以上的简单机械组合在一起的工具。我们今天使用的大多数机器都是复合机械，例如汽车发动机，它包含许多简单机械；例如滑轮。另一个例子是斧头，手柄是杠杆，刀刃是楔子。有许多家用物品被归类为复合机械，例如打蛋器、螺丝刀，等等。
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