斜面、杠杆、滑轮等简单机械能帮我们省力。斜面把“竖直搬上去”变成“沿坡推上去”,坡越缓越省力;杠杆找对支点能撬起重物;定滑轮能改变用力方向,动滑轮能省力。
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简单机械这一课的核心是一个反直觉的事实:机械不能省功,只能省力——省了力,就得多走距离。
杠杆看跷跷板:支点、动力点、阻力点三个位置决定省不省力。动力点离支点越远越省力——这就是撬棍要用长柄的原因。
让孩子在家找例子:剪刀、指甲钳、开瓶器是杠杆;晾衣杆滑轮是定滑轮;盘山公路是斜面。找到五个就算真懂了。
1. 使用斜面能省力吗?代价是什么?
能省力,但代价是要走更长的距离。坡越缓越省力,路也越长。机械省力不省功。
2. 杠杆什么情况下省力?
动力点到支点的距离大于阻力点到支点的距离时省力。所以撬棍要握在长的那端。
3. 升旗用的滑轮是哪种?能省力吗?
定滑轮。它不省力,但能改变用力方向——让我们站在地面往下拉,就能把旗子升上去。
4. 指甲钳里用到了哪些简单机械?
主要是杠杆(而且是多个杠杆组合),刀口部分还用到了斜面(楔)的原理。
| 学科年级 | 小学科学 · 五至六年级 |
|---|---|
| 单元 | 简单机械 / 工具和机械 |
| 主要教材 | 教科版六年级上册「工具和机械」;苏教版五年级下册;粤教版六年级 |
| 学完要会 | 认识斜面杠杆滑轮;知道省力原理;理解机械省力不省功;能识别生活中的简单机械 |
| 后面会学到 | 初中物理的功、机械效率——小学先建立「省力必多走距离」的直觉 |
斜面把重物“直接抬起”换成“沿斜坡推上”,用的力更小。坡度越平缓越省力,代价是推的距离更长。
看类型。固定不动的定滑轮只改变用力方向、不省力;跟着重物一起动的动滑轮能省力;两者组合成滑轮组,既省力又方便。
因为省了力就一定要多移动距离。比如用斜面把箱子推上车,比直接抬省力,但推的距离比垂直高度长得多。两者相乘(力 × 距离)基本相等——这就是「功」。天下没有白省的力气。
不是。看动力点和支点的距离:动力点离支点越远越省力(撬棍、开瓶器);反之则费力(镊子、筷子、钓鱼竿)。费力杠杆存在的意义是换来灵活和大幅度移动,不是设计失误。
定滑轮固定不动,不省力但能改变方向(升旗时站地面往下拉);动滑轮跟着重物一起移动,能省力但要多拉一段绳。两者组合成滑轮组,既省力又能改方向。