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轮轴

轮轴是一种简单机械.轮轴由具有共同转动轴$O$的大轮和小轮组成.通常把大轮叫轮,小轮叫轴.图甲所示是一些轮轴的实例.轮轴实际上是一个可以连续转动的变形的杠杆.轮半径$R$和轴半径$r$分别就是作用在轮和轴上的两个力$F_1$和$F_2$的力臂,如图乙所示.

根据杠杆的平衡条件,可得${{F}_{1}}\cdot R={{F}_{2}}\cdot r$.使用轮轴时,如果动力作用在轮上能省力,且轮半径是轴半径的几倍,作用在轮上的动力就是阻力的几分之一.如果动力作用在轴上就费力,但可以省距离.

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1. 填空题

轮轴的实质是变形的  .

填空题答案仅供参考

题目答案

杠杆

答案解析

轮轴实质是可绕固定轴传动的杠杆;其支点在轴心,阻力作用在轴上,动力作用在轮上.轮半径大于轴半径,所以实质是省力杠杆.

2. 填空题

若螺丝刀的轮半径是$1.5\text{cm}$,轴半径是$0.3\text{cm}$,则正常使用螺丝刀是  (选填“省力”或“费力”)的,且动力是阻力的  .

填空题答案仅供参考

题目答案

省力$\frac{1}{5}$

答案解析

螺丝刀的轮半径是$1.5\text{cm}$,轴半径是$0.3\text{cm}$,即$R=5r$,根据杠杆的平衡条件${{F}_{1}}\cdot R={{F}_{2}}\cdot r$知${{F}_{1}}=\frac{1}{5}{{F}_{2}}$,故正常使用螺丝刀是省力的,且动力是阻力的$\frac{1}{5}$.

3. 填空题

请你再举出一个生活中轮轴的实例  .

填空题答案仅供参考

题目答案

辘轳

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生活中轮轴的应用非常广泛,比如扳手、螺丝刀、辘轳、门把手、自行车龙头、方向盘等都属于轮轴.

举一反三
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为了测量杠杆的机械效率,并研究杠杆的机械效率的大小与哪些因素有关,聪聪和明明设计了如图所示的实验装置:

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用如图所示的滑轮组在$10\text{s}$内把重为$450\text{N}$的重物竖直匀速提高$2\text{m}$,已知滑轮组的机械效率为$75\%$,动滑轮重$100\text{N}$。求:

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如图所示,体重为$600\text{N}$的小孔利用滑轮组匀速提升重物时,他使用的是最省力的绕绳方式,绕在滑轮组上的绳子图中未画出,动滑轮总重$300\text{N}$,绳子能承受的最大拉力为$1000\text{N}$,连接重物与动滑轮持钩的绳子能承受的最大拉力为$4000\text{N}$,被提升的重物$A$体积为$0.1{{\text{m}}^{3}}$,用$400\text{N}$的拉力,将重物$A$以$0.1\text{m}/\text{s}$的速度匀速提升了$5\text{m}$,物体始终未露出水面,不计绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力,$g$取$10\text{N}/\text{kg}$.求:

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如图所示,是使用汽车打捞水下重物的示意图.汽车通过滑轮组打捞水下一个圆柱形重物,在整个打捞过程中,汽车以$0.3\text{m/s}$的速度向右水平匀速运动.重物在水面下被提升的过程共用时$50\text{s}$,汽车拉动绳子的功率$P_1$为$480\text{W}$.重物开始露出水面到完全被打捞出水的过程共用时$10\text{s}$,此过程中汽车拉动绳子的功率逐渐变大,当重物完全被打捞出水后,汽车的功率$P_2$比$P_1$增加了$120\text{W}$,且滑轮组机械效率为$80\ \%$.忽略水的阻力、绳重和滑轮的摩擦,$g$取$10\text{N/kg}$.求:

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如图a所示装置,不计绳的重力及其滑轮之间的摩擦,物体$A$的重力从$4\text{N}$开始逐渐增加,每次拉动绳子均使物体$A$在$10\text{s}$内匀速运动$1\text{m}$.图b记录了滑轮组的机械效率随物体$A$的重力增加而变化的图象,已知物体所受摩擦力为重力的$0.5$倍.

请回答下列问题.

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课内阅读。 

     村居 
草长莺飞二月天, 
拂堤杨柳醉春烟。 
儿童散学归来早,
忙趁东风放纸鸢。

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阅读诗歌,完成练习。  四季风 春天里,东风多。 吹来燕子做新窝。 夏天里,南风多。 吹得太阳像盆火。 秋天里,西风多。 吹熟庄稼吹熟果。 冬天里,北风多。 吹得雪花纷纷落。

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