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杠杆
LEGO and the LEGO logo are trademarks of the/sont des marques de commerce de/son marcas registradas de LEGO Group. ©2009 The LEGO Group.
学生活动用书
15
LEGO and the LEGO logo are trademarks of the/sont des marques de commerce de/son marcas registradas de LEGO Group. ©2009 The LEGO Group.
简易机械：杠杆
杠杆可能是最常用的简易机械。杠杆是用一根硬棒或者结实物体来传递力。 杠杆有一个支点，能被用来改变施力（作用力），改变方向和改变运动的距离。作用力、一个支点和一个负荷就是每个杠杆都拥有的三个特征。 根据这三个特征的不同位置，可以区分出一类、二类和三类杠杆。
你知道吗？
杠杆这个词来源
于法语 levier,
意 思 是 “ 抬 起”。
负荷
作用力
支点
一类杠杆的支点位于作用力和负荷之间。常见的例子有跷跷板、铁撬、堆垛机和剪子。
负荷
作用力
支点
二类杠杆的支点和作用力各在一端，负荷在两者之间。常见例子有核桃夹、独轮推车和开瓶器。
作用力
负荷
支点
三类杠杆的支点和负荷各在一端，作用力在中间。常见例子有镊子和冰夹。
简易机械：杠杆
学生活动用书
A1
搭建手册1A1，第2至3页
按下杠杆，抬起负荷。 描述抬起负荷 有多费力或多容易。 标注出支点、负 载和作用力。 用一个圆圈确切地表示出各个的位置。
属于几类杠杆？
A2
搭建手册1A2，第4至5页 抬起杠杆。
描述举起负荷时有多费力或多容易。
标出支点、负荷和作用力。 用一个圆圈确切地表示出各个的位置。
属于几类杠杆？
A3
搭建手册1A3，第6至7页 抬起杠杆。
描述举起负荷时有多费力或多容易。 标出支点、负荷和作用力。
用一个圆圈确切地表示出各个的位置。 属于几类杠杆？
杠杆
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简易机械：杠杆
杠杆可能是最常用的简易机械。杠杆是用一根硬棒或者结实物体来传递力。 杠杆有 一个支点，能被用来改变施力（作用力），改变方向和改变运动的距离。作用力、一个支点和一个负荷就是每个杠杆都拥有的三个特征。 根据这三个特征的不同位置，可 以区分出一类、二类和三类杠杆。
你知道吗？
杠杆这个词来源
于法语 levier,
意 思 是 “ 抬 起”。
负荷
作用力
支点
一类杠杆的支点位于作用力和负荷之间。常见的例子有跷跷板、铁撬、堆垛机和剪子。
负荷
作用力
支点
二类杠杆的支点和作用力各在一端，负荷在两者之间。常见例子有核桃夹、独轮推车和开 瓶器。
作用力
负荷
支点
三类杠杆的支点和负荷各在一端，作用力在中间。常见例子有镊子和冰夹。
简易机械：杠杆
教师注解
A1
这个模型属于一类杠杆。作用力和负荷各在一端，支点在中间。这个模型用最小的力移动负荷。
没有横线
作用力
负荷
支点
A2
这个模型属于二类杠杆。作用力和支点各在一端，负荷在中间。需要移动负荷的作用力大约是负荷力的一半。
负荷
支点
作用力
A3
这个模型属于三类杠杆。支点和负荷各在一端，作用力在中间。尽管所需的作用力比直接举起负荷的力还要大，使用三类杠杆的优势是负荷被移动的距离比作用力举起的更长。
支点
负荷
作用力
轮和轴
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LEGO and the LEGO logo are trademarks of the/sont des marques de commerce de/son marcas registradas de LEGO Group. ©2009 The LEGO Group.
简易机械：轮和轴
轮和轴通常是圆形物体，一般是一个大轮子和小一些的轴。通常被牢固地固定在一起。
你知道吗？
迄今为止发现的第一个 轮子是大约5,600年前苏 美尔人制作的。.
轮
轴
轮和轴总是以相同的速度旋转。因为轮子的周长更大，轮子的表面旋转速度会更快—距 离也更长。
和把负荷放在地上拖着相比较，在小车上放一个负荷，几乎总会减少摩擦力。科学和工 程里的轮子不总是用在交通工具上。有沟槽的轮子叫做滑轮，有齿的轮子叫齿轮。
轮和轴的常见例子有擀面杖、溜冰鞋和手推车。
简易机械：轮和轴
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B1
搭建手册B1第一册，第8-9页
在桌子上，直线推动模型小车。 描述发生了什么。
现在试试小车曲线行驶，急转弯。 描述发生了什么。
B2
搭建手册B2第一册，第10-11页 在桌子上，直线推动模型小车。 描述发生了什么。
现在试试小车走之字形路线，急转弯。 描述发生了什么。和前面的小车比较。
B3
搭建手册B3第一册，第12-15页 在桌子上，直线推动模型小车。 描述发生了什么。
现在试试小车走之字形路线，急转弯。 描述发生了什么。和前面的小车比较。
B4
搭建手册B4第一册，第16-17页 描述发生了什么及转动手柄时万向节的运动。.
轮和轴
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简易机械：轮和轴
轮和轴通常是圆形物体，一般是一个大轮子和小一些的轴。通常被牢固地固定在一起。
你知道吗？
迄今为止发现的第一个 轮子是大约5,600年前苏 美尔人制作的。.
轮
轴
轮和轴总是以相同的速度旋转。因为轮子的周长更大，轮子的表面旋转速度会更快—距 离也更长。
和把负荷放在地上拖着相比较，在小车上放一个负荷，几乎总会减少摩擦力。科学和工 程里的轮子不总是用在交通工具上。有沟槽的轮子叫做滑轮，有齿的轮子叫齿轮。
轮和轴的常见例子有擀面杖、溜冰鞋和手推车。
简易机械：轮和轴
教师注解
B1
这个模型小车的轴是分离的。小车直线或者曲线行驶、 急转弯时，容易转向。分离轴允许轮子以不同的速度转动。
没有横线
B2
这个模型小车的轴是固定的。直线行驶时很容易转向。但 是曲线行驶包括急转弯时，转向困难，因为轮子不能以不 同的速度转弯。转弯时，一个轮子总打滑。
B3
这个模型小车有一个转向系统。直线或曲线行驶包括 急转弯时，转向很容易。分离轴允许轮子以不同的速 度转弯，转向轮能够很好地控制住。
B4
这个模型小车有一个万向节。摇手柄时，旋转的运动通过 处于一个角度的万向节传给输出。输入和输出的速度比是
1:1。
滑轮
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简易机械：滑轮
滑轮是通过绳子、链条或者缠绕在轮子凹槽里的皮带运动的轮子。
主动轮
从动轮
皮带驱动的滑轮有一个连续的皮带连接两个轮子。受到外力作用（施力）的轮子叫主动 轮，另一个叫从动轮。 主动轮提供输入力，从动轮提供输出力。主动轮转时，皮带跟
着运动，使从动轮也朝相同的方向转动。如果主动轮比从动轮小，从动轮会比主动轮转 的慢。
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LEGO and the LEGO logo are trademarks of the/sont des marques de commerce de/son marcas registradas de LEGO Group. ©2009 The LEGO Group.
驱动滑轮的皮带依赖皮带的摩擦来传递运动。如果皮带太紧，皮带会导致滑轮轴和轴承 产生多余的摩擦力。如果皮带太松会打滑，施力没有被有效利用。打滑是有皮带运转的
机械负荷过重时的一个保证安全的保护功能。
提重物时，复合滑轮的轮子可以组合成一个举起的系统，这个系统能更容易地把重物举
起。
你知道吗？
滑轮是在英格兰开始被大
量生产的。19世纪初时， 也就是拿破仑战争时，人 们生产滑轮，给英国皇家 海军的战舰提供滑轮组。
负荷上升
拉下
使用单个滑轮举起负荷不会更省力，但是它能改变运动的方向，而不必增加速度或者 力。单个滑轮只允许你通过拉绳子举起一个重物。有动滑轮，也有定滑轮。定滑轮和动 滑轮之间的区别就是重物被移动时，定滑轮不会上下移动。
定滑轮通常被固定在顶楔或者椽子上，只能绕着轴转动。在举起或者拖拉的系统里，复 合滑轮的轮子在一个轴上，被叫做滑轮组。
常见的例子有百叶窗、窗帘和旗杆。
简易机械：滑轮
学生活动用书
C1
搭建手册C1第一册，第18页 转动手柄，描述主动轮和从动轮的速度。 然后慢慢增加你握着输出指针的力，描述发生了什么。
C2
搭建手册C2第一册，第19页 转动手柄，描述主动轮和从动轮的速度。 然后慢慢增加你握着输出指针的力，描述发生了什么。
C3
搭建手册C3第一册，第20页 转动手柄，描述主动轮和从动轮的速度。 然后慢慢增加你握着输出指针的力，描述发生了什么。
C4
搭建手册C4第一册，第21页 转动手柄，描述主动轮和从动轮的速度。
然后慢慢增加你握着输出指针的力，描述发生了什么。
C5
搭建手册C5第一册，第22-23页 转动手柄，描述主动轮和从动轮的速度。 标出主动轮和从动轮。准确地圈出每个轮子。
C6
搭建手册C6第一册，第24-25页 转动手柄，描述主动轮和从动轮的速度。 标出主动轮和从动轮。准确地圈出每个轮子。
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LEGO and the LEGO logo are trademarks of the/sont des marques de commerce de/son marcas registradas de LEGO Group. ©2009 The LEGO Group.
C7
搭建手册C7第一册，第26-27页 转动手柄，描述主动轮和从动轮的速度。 标出主动轮和从动轮。准确地圈出每个轮子。
C8
搭建手册C8第一册，第28-31页 提起绳子，重物被举起。描述发生了什么。
C9
搭建手册C9第一册，第32-35页 提起绳子，重物被举起。描述发生了什么。
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C10
搭建手册C10第一册，第36页 提起绳子，重物被举起。描述发生了什么。
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滑轮
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简易机械：滑轮
滑轮是通过绳子、链条或者缠绕在轮子凹槽里的皮带运动的轮子。
主动轮
从动轮
皮带驱动的滑轮有一个连续的皮带连接两个轮子。受到外力作用（施力）的轮子叫主动 轮，另一个叫从动轮。 主动轮提供输入力，从动轮提供输出力。主动轮转时，皮带跟
着运动，使从动轮也朝相同的方向转动。如果主动轮比从动轮小，从动轮会比主动轮转 的慢。
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LEGO and the LEGO logo are trademarks of the/sont des marques de commerce de/son marcas registradas de LEGO Group. ©2009 The LEGO Group.
驱动滑轮的皮带依赖皮带的摩擦来传递运动。如果皮带太紧，皮带会导致滑轮轴和轴承 产生多余的摩擦力。如果皮带太松会打滑，施力没有被有效利用。打滑是有皮带运转的
机械负荷过重时的一个保证安全的保护功能。
提重物时，复合滑轮的轮子可以组合成一个举起的系统，这个系统能更容易的把重物举
起。
你知道吗？
滑轮是在英格兰开始被大
量生产的。19世纪初时， 也就是拿破仑战争时，人 们生产滑轮，给英国皇家 海军的战舰提供滑轮组。
负荷上升 拉下
使用单个滑轮举起负荷不会更省力，但是它能改变运动的方向，而不必增加速度或者 力。单个滑轮只允许你通过拉绳子举起一个重物。有动滑轮，也有定滑轮。定滑轮和动 滑轮之间的区别就是重物被移动时，定滑轮不会上下移动。
定滑轮通常被固定在顶楔或者椽子上，只能绕着轴转动。在举起或者拖拉的系统里，复 合滑轮的轮子在一个轴上，被叫做滑轮组。
常见的例子有百叶窗、窗帘和旗杆。
简易机械：滑轮
教师注解
C1
这个模型表明一个皮带驱动的滑轮组里，主动轮和从动轮的速度和转动方向相同。轻轻握住输出指针，因为这导致了皮带打滑，使从动轮停止转动。
没有横线
C2
这个模型表明皮带驱动的滑轮组增加了速度。从动轮转 动得比主动轮快。但是输出力减少，皮带可能会打滑。
C3
这个模型表明皮带驱动的滑轮组减少了速度。从动轮转 动的比主动轮慢。这会增加输出力，但是随着负荷的增 加，皮带会打滑。
C4
这个模型表明皮带驱动的滑轮组里，主动轮和从动轮速 度相同。但是因为皮带交叉，所以转动方向相反。
C5
这个模型表明皮带驱动的滑轮组里，主动轮和从动轮的 转动速度相同，但是因为皮带扭曲，轮子运动的角度发 生变化。
主动轮
从动轮
C6
这个模型表明这个皮带驱动的滑轮组用的是复合滑轮 系统。这样速度就明显减慢了。但是同时大大增加了输出力。主动轮越小，会导致大一些的从动轮转动的越慢。小的主动轮和大一些的从动轮在同一个轴上，它是第二个大的从动轮的主动轮。
主动轮
从动轮
主动轮
从动轮
C7
这个模型表明皮带驱动的滑轮组里，一个主动轮驱动 两个从动轮，建立了双重输出。
主动轮和从动轮大小的不同导致了减速，但增加了输出
力。
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从动轮
主动轮
从动轮
C8
这个模型不增加也不减少所需作用力、速度以及距离。乐高积木使其满负荷，只是被举起或者放下。
C9
这个模型是一个单个的定滑轮。它不增加也不减少所需作 用力和速度，只是改变了运动的方向。
C10
这个模型是一个定滑轮和一个动滑轮。它把用来举起负荷 的作用力分为两份，并减少了负荷被举起的速度。你必须把细绳拉出两倍的长度才能举起负荷。
没有横线
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斜面
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简易机械：斜面
斜面就是用来提高物体的一个倾斜的表面，比如滑坡。 你知道吗？
使用斜面的优势已经知道
了，并被应用了上千年。 古埃及使用土做的斜面来 帮助他们把巨大的石块运 到金字塔顶。
Distance
高度
距离
使用一个斜面来提高一个物体到要求的高度，这个物体必须被移动的距离更长，但是比把 这个物体直线升高所需的作用力小。
这是一个取舍，或者用很大的力来把重物直线向上短距离提起，或者用小得多的力通过斜
面，慢慢提升重物，距离更长。
斜面常见的例子有滑坡、梯子和楼梯。
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简易机械：斜面
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D1
搭建手册D1第二册，第2-12页 松开重物。描述发生了什么。
D2
搭建手册D2第二册，第13-15页 松开重物。描述发生了什么。
斜面
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简易机械：斜面
斜面就是用来提高物体的一个倾斜的表面，比如滑坡。 你知道吗？
使用斜面的优势已经知道
了，并被应用了上千年。 古埃及使用土做的斜面来 帮助他们把巨大的石块运 到金字塔顶。
Distance
高度
距离
使用一个斜面来提高一个物体到要求的高度，这个物体必须被移动的距离更长，但是比把 这个物体直线升高所需的作用力小。
这是一个取舍，或者用很大的力来把重物直线向上短距离提起，或者用小得多的力通过斜
面，慢慢提升重物，距离更长。
斜面常见的例子有滑坡、梯子和楼梯。
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简易机械：斜面
教师注解
D1
这个模型是一个短的斜面。松开重物时什么也没发生。 作用力不足以把重物举到斜面的顶端。如果再加一个轮
子，作用力就能够举起重物。
负荷
没有横线
作用力
D2
这个模型是一个长的斜面。因为增加了斜面的长 度，因此缩小了斜面的角度，施力能提升重物到斜面的顶端。
楔子
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简易机械：楔子
楔子是对斜面的修改。和斜面不一样的是，楔子可以移动。 你知道吗？
楔子是用来分裂花岗岩
的！有一种简易装置叫做 插楔开石工具，能分割巨 大的花岗岩石块。
单层楔子 双层楔子
楔子可以有一个或者两个斜面。你所需的作用力取决于楔子的长宽和倾斜的表面之 间的关系。
楔子的常见的例子有斧子、刀子和门碰头。
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简易机械：楔子
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E1
搭建手册E1第二册，第16-25页
把楔子推到重物的下面。描述发生了什么。
E2
把楔子掉头，然后再推到重物的下面。描述发生了什么，和上面的模型对比。
楔子
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简易机械：楔子
楔子是对斜面的修改。和斜面不一样的是，楔子可以移动。 你知道吗？
楔子是用来分裂花岗岩
的！有一种简易装置叫做 插楔开石工具，能分割巨 大的花岗岩石块。
单层楔子 双层楔子
楔子可以有一个或者两个斜面。你所需的作用力取决于楔子的长宽和倾斜的表面之 间的关系。
楔子的常见的例子有斧子、刀子和门碰头。
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简易机械：楔子
教师注解
E1
这个模型是一个单个的楔子，有一个长距离的斜坡。 楔子制造一个很小的坡度，只需很小的力就可以提 起重物。
没有横线
E2
这个模型是一个单个的楔子，有一个短距离的斜坡。 和上面的楔子比较，斜坡表面形成的陡峭角度需要 大些的力提起重物。但是重物滑行的距离也更短。
螺旋
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学生活动用书
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简易机械：螺旋
螺旋是斜面的一种变化形式。螺丝钉的螺纹就像把一个圆柱体包裹住的斜面。螺纹的宽度 就好比这个斜面的角度。
你知道吗？
公元前3世纪，希腊科学 家、数学家和发明家，阿
基米德以螺旋为基础，设 计他的螺杆泵抽水灌溉。.
螺距
螺丝钉的螺距越多，转动的圈数越多，但是把螺丝钉钉进去用的力也越少。重物就是这块木 头作用在螺丝钉上的摩擦力和其他力。
螺丝钉被钉进一块木头里时，它就像长长的斜面旋转着穿过重物。螺丝刀旋转时的力转换 成垂直的力——螺丝钉拧进一个物体。螺丝钉旋转一整圈能移动多远，是由螺丝钉的螺距 决定的。
螺距就是螺丝钉每厘米螺纹的数量。如果一个螺丝钉每厘米有8个螺纹，就是1/8个螺距。一 个螺距1/8的螺丝钉转一整圈就是向物体里移动了1/8厘米的距离。
螺旋的常见例子有螺丝钉、螺旋拔塞器和锥子。
简易机械：螺旋
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F1
搭建手册F1第二册，第26-32页 摇动手柄，描述速度和方向。
螺旋
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56
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简易机械：螺旋
螺旋是斜面的一种变化形式。螺丝钉的螺纹就像把一个圆柱体包裹住的斜面。螺纹的宽度 就好比这个斜面的角度。
你知道吗？
公元前3世纪，希腊科学 家、数学家和发明家，阿
基米德以螺旋为基础，设 计他的螺杆泵抽水灌溉。.
螺距
螺丝钉的螺距越多，转动的圈数越多，但是把螺丝钉钉进去用的力也越少。重物就是这块木 头作用在螺丝钉上的摩擦力和其他力。
螺丝钉被钉进一块木头里时，它就像长长的斜面旋转着穿过重物。螺丝刀旋转时的力转换 成垂直的力——螺丝钉拧进一个物体。螺丝钉旋转一整圈能移动多远，是
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