《天工开物》中记载了许多巧妙的机械,其中“楔形”工具的应用尤为广泛。从破木开料的斧凿,到农耕翻土的犁铧,其核心都蕴含着一个简单的科学原理。这种能将垂直的力转化为巨大横向力的机械智慧,至今仍是我们的好帮手。
(一)初识古器
1.观察下图中的斧头劈木头和犁耕地,它们都有一个共同的形状特点:前端都是 形。当向下用力时,这个形状能轻易地“挤开”物体。
2.斧头能更轻松地劈开木头,主要因为( )。
A.斧头非常重
B.斧刃很锋利,并利用斜面将向下的力转变成了向两侧的力
C.人用的力气大
D.木头本身有裂缝
(二)实践寻理
探究问题:工具的“楔形”角度与用力大小有什么关系?
实验材料:两块相同的光滑长木板或书本(代表“被劈开的物体”)、硬卡纸或硬壳书(可折成不同角度的“楔形”)、橡皮(固定“楔形”角度)、重物(如重量相近且较轻的书本)。
实验步骤:
1.将两块长木板并排放在一起,中间留有一条细缝,距木板左端3cm处画上标记点;
2.将硬卡纸折叠成一个角度较小的“楔形”,用橡皮卡住,“楔形”的尖角部分插入木板细缝中;
3.“楔形”底部叠放书本,增加书本数量,直至木板被缓慢推动并移至标记点,记录此时叠放的书本数量;
4.增大“楔形”的角度,变换橡皮的摆放方式,并将木板位置复原,重复步骤2和3。
数据统计:
实验发现:
1.实验中,压动角度越小的“楔形”所需的书本数量越 (选填“多”或“少”);
2.由此可知,“楔形”越尖,越 (选填“省力”或“费力”)。
(三)承古创今
1.“楔形”其实是斜面的变形,它们在现代科技和生活中有很多创新应用。下列设计中,( )没有利用斜面原理?
A.火箭的整流罩
B.螺丝钉的螺纹
C.商场自动扶梯
D.自行车的链条
2.生活中还有哪些利用斜面原理来工作的物品,请举例并简要说明。
上期答案:
1.叶绿体
2.图2中有,F1×l1=F2×l2,
代入数据可得270N×0.2m=FD×0.3m,
解得FD=180N。
3.A、D,蒸发皿
4.2NaHCO3 △= Na2CO3+H2O+CO2↑
168 44
42㎏ x
168 = 44
42㎏ x
x=11kg
本期专家团队名单:
何美嫦:金华开发区小学科学学科带头人、金华市教坛新秀
洪金斌:浙江省科技辅导员科技教育创新成果一等奖、金华市小学教师实验技能比赛一等奖、金华开发区教坛新秀
何军霞:浙派名师培养对象、金华市教坛新秀
吴素真:中国少年科学院优秀科技教师、浙江省青少年科技创新大赛科技辅导员科技教育创新成果二等奖
温馨提醒:本期答案和解析将在下期公布,敬请关注。