2-3 滑輪的應用

p33
1.使用滑輪工作時，滑輪有不同的裝置方法。
2.如果滑輪只會轉動，位置固定不變，這種滑輪就叫做定滑輪。
3.工作時，滑輪會隨著繩子移動位置，這種滑輪就叫做動滑輪。
4.窗簾軌道上的滑輪：有一定滑輪固定在窗簾軌道的末端，拉動繩子即可開閉窗簾。窗簾軌道上的滑輪位置固定，繩子移動時，滑輪只有轉動，不會移動位置。
5.利用動滑輪搬運磚塊：有一滑輪固定在搬運重物的車子上方，人在高處拉重物上升時，滑輪會轉動，而且會隨著上下移動位置。

p34討論：
1.根據實驗結果，使用定滑輪拉動重物時能省力嗎？
*使用定滑輪不能省力，只是改變力的方向，達到操作的便利性。
2.手拉動繩子的長度和重物移動的距離相同嗎？
*使用定滑輪，砝碼上升的距離和手拉繩子的距離是一樣的。
3.說說看，重物移動的方向和手拉繩子的方向一樣嗎？
*重物移動的方向向上，手拉繩子的方向是向下。


定滑輪為何不能省力(也不費力)？
*從定滑輪的裝置，可以找出槓桿的三個力點。滑輪中心是支點，掛重物的一端是抗力點，手施力的一端是施力點，抗力臂和施力臂皆為滑輪半徑，所以一樣長，依據槓桿原理，抗力臂等於施力臂，不省力也不費力。

p35
使用動滑輪工作時會怎樣呢？
*會較省力，但是操作時重物上升的方向與手拉繩子的方向相同，使用上比較不方便。

討論：
1.根據實驗結果，使用動滑輪拉動砝碼時能省力嗎？
*動滑輪可以省力，愈多動滑輪是不是愈省力？ 答：是的，但或許操作的不便性也會增加。
2.手拉動繩子的長度和重物移動的距離有什麼差異？
* 物體上升的高度是手拉動繩子長度的一半。例如：手拉動繩子20公分，重物約只上升10公分。
3.說說看，重物移動的方向和手拉繩子的方向一樣嗎？
* 手拉繩子的方向和物體上升的方向相同。

p36
如果將定滑輪和動滑輪結合在一起，操作時會有怎樣的效果呢？
*定滑輪無法省力，但具有操作方便的特性；使用動滑輪工作，可以省力，不過在操作上卻不方便，結合兩者，可以具有操作方便且省力的效果。


*生活中使用定滑輪或動滑輪的裝置：升降式晒衣架有定滑輪和動滑輪的組合；百葉窗簾有定滑輪；起重機具有定滑輪和動滑輪互相配合，是將定滑輪和動滑輪結合組裝，使用的滑輪數目或是組合方式不同，會有不同的使用效益。

阿基米得相關網站

1.維基百科~阿基米得：
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%98%BF%E5%9F%BA%E7%B1%B3%E5%BE%97

2.槓桿原理的發現：
http://pei.cjjh.tc.edu.tw/~pei/nature/history/history_5.htm

3.中國古代機械工程：
http://www.chiculture.net/0811/html/b01/0811b01.html

2-2實驗 輪軸實驗器

1.調整大輪和小輪上的棉線，使其分別垂掛在支架的左右兩邊。

2.分別測量大輪和小輪的半徑，並記錄下來。

3.在小輪棉線上吊掛4個砝碼當成重物，觀察需在大輪的棉線上掛幾個砝碼，才能使輪軸不轉動。

4.重複步驟3，在小輪上改掛8個砝碼，觀察當輪軸平衡時，在大輪上所掛的砝碼數量。

2-2 輪軸的應用

P29
有握把的螺絲起子使用上比無握把的輕鬆省力。

無旋轉頭的水龍頭在使用上比較費力。水龍頭在使用時，旋轉頭也和螺絲起子的握把一樣，有如輪軸的輪，使用時因為有此輔助而輕鬆省力。

P30
施力在大輪上時，使用的力量比較少、比較省力；施力在小輪上時，使用的力量比較多、比較費力。

P31討論
1.當輪軸實驗器平衡時，在小輪和大輪上所掛的砝碼數量相同嗎？
答：不相同。小輪掛的砝碼數較多，大輪掛的砝碼數較少。

2.當輪軸實驗器平衡時，大輪和小輪的半徑大小與砝碼數量有什麼關係？
答：半徑較大，代表力臂較長，掛的砝碼數也較少。

為什麼使用輪軸時，施力在輪上會比較省力呢？
因為輪軸是一種槓桿的變形，所以施力在輪上時，輪半徑即為施力臂，輪半徑比軸半徑大，即輪的施力臂較長，所以會較省力。


P32
生活中應用輪軸的工具：
1. 施力在輪：方向盤、門把、水龍頭、螺絲起子、削鉛筆機、打井水的裝置、扳手等。



*應用輪軸的工具不一並要有圓形的輪，例如：扳手使用時屬於輪軸的應用，但卻不是圓形的。

*扳手：是一種省力的輪軸應用工具。使用時，手施力的位置為施力點，旋轉的半徑為輪半徑，中間為軸心。


2. 施力在軸：擀麵棍、竹蜻蜓、溜溜球、輪胎、風扇馬達等。

擀麵棍：手握住施力的部位是為軸，接觸麵粉的部位是為輪，是一種施力在軸上的費力工具，不過具有節省操作時間的優點(把木棍接觸麵團的表面積增大)。

*施力在輪上的工具可以省力，施力在軸上的工具無法省力。

*無法省力的工具另有什麼優點，讓它們仍會被使用呢？
答：可改變作用的部位，使操作更方便或省時，如：擀麵棍。即無法省力的輪軸工具在使用上具有省時或操作方便的特性。

2-1 認識槓桿

P22
要使翹翹板可以左右兩邊平衡，體重較重的人要坐在靠近中間支點的位置，體重較輕的人則坐在遠離中間支點的位置，如此比較能左右平衡。

P23討論
1. 手壓在鐵尺末端，感覺較輕鬆省力，壓的位置愈靠近鐵尺中間支點，手壓鐵尺的感覺會較吃力、不省力。
2. (1)在手壓的位置放砝碼，達到平衡後，再計算砝碼的重量。(2)在手壓的位置改放其他物品，達到平衡後，再測量物品的重量。

P24
施力臂×施力＝抗力臂×抗力
施力臂愈長，施力愈小、愈省力；抗力臂愈長，施力愈大、愈費力。

P25討論
1. 槓桿一方固定不變，另一方在愈靠近支點處吊掛，所掛的砝碼數會較多；反之，砝碼數則較少。
2. 當施力臂愈長時，施力就愈小、愈省力。
3. 運用的工具施力臂愈長，施力就愈小、愈省力。

P26
不同類型的剪刀，依其刀刃、刀柄長短而有不同，所以不一定都會產生省力的效果。

P27、P28
施力臂 < 抗力臂，費力

施力臂 = 抗力臂，不省力也不費力

施力臂 > 抗力臂，省力

槓桿的分類，依其力點的位置分成三大類：
第一種槓桿：支點在中間，支點的位置，決定省力或不省力。如：剪刀、拔釘器、指甲剪、老虎鉗等。

第二種槓桿：抗力點在中間，永遠省力。如：開瓶器、榨汁器、開罐器、裁紙器等。

第三種槓桿：施力點在中間，永遠費力。如：鑷子、烤肉夾、筷子、掃把、釣竿等。

2-1實驗 槓桿實驗器

1.調整槓桿實驗器，使支點的左右兩邊達到平衡。
2.在支點左方的第4格處掛3個等重的砝碼。
3.分別在支點右方的第2、4、6格處掛砝碼，觀察各需要掛幾個砝碼，才能使槓桿實驗器達到平衡。
4. 將觀察到的結果記錄下來。

2-1實驗 鐵尺翹翹板

1.在鐵尺中央放置一支鉛筆當成支架。
2.將磁鐵吸附在鐵尺的末端，當成重物。
3.用手在鐵尺的另一端施力，使鐵尺達到平衡，比較手壓的位置不同時，施力大小的差別。