[15-Forces] 简单机械:小身材大用途 | Simple machines
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[15-Forces] 简单机械:小身材大用途 | Simple machines

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Hello,好奇少年们,欢迎来到Discovery Education的科学世界。


变形金刚、铁臂阿童木、机甲战士!这些机器人是无数大小朋友们的偶像。

 

你可能很好奇,这么厉害的机器人,是怎么制造出来的呢?想想看,我们复杂的人体是由许多个系统、器官组成的,这些系统和器官,又是由无数个细胞组成的。每个细胞都像一个小机器。千万个简单的细胞小机器,就组成了复杂的人体。

 

同样的道理,复杂的机器人,也是由许多个简单的机械和电子部件组成的。想要制造出一个机器人来,离不开几种最基本的机械。


这些最基本的机械,又叫做简单机械,英文叫simple machine。Machine是机器或者机械的意思。

 

什么是简单机械呢?简单机械可以让人干起活来更容易、更省力。A simple machine is a device that makes work easier.这是因为,它可以把力放大,或者改变力的方向,让力更听我们的话。It can be used to multiply a force or change its direction.


其实啊,早在几千年前,人类就发明出了各种各样的简单机械,来帮助我们工作,这样就能做一些人本来做不到的事情。比如,简单机械使得古人建造出了不可思议的宏伟建筑。Simple machines enabled ancient people to build the most amazing structures. 直到今天,现代建筑的建设仍然离不开这些简单机械。

 

刚才,音奇老师说到一个词,叫enable。Enable是“使...能够做...”的意思。比如enable A to do B,意思是使A可以做B这件事。举个例子,enable ancient people to build amazing structures,意思是,简单机械使得古人可以建造出不可思议的建筑。



 

今天要为大家介绍六种类型的简单机械。

 

我们要介绍的第一种简单机械就是杠杆,英文叫Lever。


大家一定玩过跷跷板吧?当一头的小伙伴坐下去的时候,我们在另一头就会自然而然地被跷起来。跷跷板就是一种杠杆。

 

杠杆是怎么组成的呢?很简单,一根木棍或木棒,架在一个支点上,就组成了一个杠杆。

 

我们在杠杆的长端施加一个较小的力,杠杆较短的那一端,就能受到一个较大的力。你看,杠杆就像一个放大镜一样,能把力给放大。A lever can multiply a force.所以,阿基米德曾经说过这样的豪言壮语:“给我一个支点,我就能撬动整个地球”。意思是,有了杠杆这个放大镜,小小的力,也能撬动大大的地球。除了跷跷板以外,剪刀,还有船桨也都是杠杆。


第二种简单机械叫轮轴,它由“轮”和“轴”组成,所以英文叫做wheel and axle。有很多人认为,轮轴是史上最重要的发明。Many people think this is the most important invention of all time! Invention是发明的意思,the most important invention的意思就是最重要的发明。

 

为什么说轮轴是最重要的发明呢?我们在学习摩擦力的时候,大家知道了,因为有摩擦力,在地面上推动重物就非常困难。不过,只要我们将重物放在有轮子的工具上,就能比较轻松地挪动它们了。It's much easier to move something heavy, if you can put it into something with wheels. 这时因为,滚动比滑动的摩擦力小。有了轮子,人类才能制造出车辆,才能把货物运往全世界。

 

如果我们把一个圆柱形的轴,固定在轮子中间,让它们一同旋转,会怎么样呢?这样啊,就组成了轮轴。举个例子,自行车就是个轮轴,其中脚蹬就是轮轴的轴,车轮就是轮轴里的轮。当我们给轴施加一个较大的力,就能让轮子转动起来。 你看,没有轮轴,也就没有自行车了。




有一种特殊的轮子叫做齿轮,英文是gear。齿轮,顾名思义,是一种带齿的轮子,a wheel with teeth。

 

人们一般会把许多大大小小的齿轮组合起来用。一个齿轮转动,另一个也会被带动。 When one gear is turned, the other moves as well.

 

齿轮和杠杆一样,都能把力放大。这是怎么回事呢?原来啊,一枚小齿轮只需受到较小的力,就能快速转动,带动大齿轮以较慢的速度转动,从而产生一个较大的力。生活中,齿轮也非常常见。钟和手表里头就有许多齿轮,还有开罐器,甚至是游乐场里的娱乐设施都离不开齿轮。

 

第三种简单机械是斜面,inclined plane。斜面就是个平面,只不过是一端高于另一端。It's a flat surface with one end higher than the other. 我们常玩的滑滑梯就是一个斜面。

 

斜面有什么用呢?用斜面将重物推上高处,比垂直着拉起来要轻松得多。 而且,斜面越长、越平坦,移动物体时就越省力;斜面越陡峭,就越费力。所以,为了使乘坐轮椅的残疾人上下楼更省力,人们设计出了平缓的斜面,来代替陡峭的楼梯。


第四种简单机械是螺丝,英文叫screw。将斜面盘绕在圆柱体上,就形成了一个螺丝啦。螺丝的用途很广泛,它可以将两个物体紧紧地连接在一起,也可以用来提升重物。小到相机、眼镜、钟表,大到桥梁、飞机,都离不开螺丝。可以说啊,螺丝无处不在。

 

第五种是楔子,wedge。说楔子我们可能不太熟悉,其实它就是两个斜面背靠背组成的。楔子可以用来分割物体。比如,一把刀就是一个楔子。我们只需在楔子的粗头,也就是刀背施加一个较小的力,这个力就可以集中到尖头,把肉、甚至坚硬的骨头切断。

 

最后一种简单机械是滑轮,pulley。一根绳子缠绕在轮子上,就组成了滑轮。滑轮有什么用呢?滑轮可以改变力的方向。A pulley can change the direction of the force.比如说,握住滑轮一端的绳子向下拉,另一端的绳子就会上升。你看,一个向下的拉力,就这样变成了一个向上的拉力。

 

今天的课程知识量有点大,同学们,别忘了观看视频课,这样更容易理解今天学到的六种简单机械。


今天我们探索的科学问题是:什么是简单机械?它们有什么用?简单机械可以让人干起活来更容易、更省力。简单机械一共有六种,分别是杠杆、轮轴、斜面、螺丝、楔子和滑轮。把它们组合在一起,就变幻成了各种各样复杂的机器。

 

你可以用简单机械,组成一个神奇的机器吗?音奇老师希望你开动脑筋,发明出你自己的机器人。

 

好啦!本单元关于力学的知识我们就学习到这里。下一章我们将像一个自然科学家一样,跳出我们居住的城市,一同观察各种类型的生物栖息地。一起期待吧!


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学完本单元的知识之后,赶快下载双语科学活动卡片一起来识别一下我们身边的工具应用了哪些简单机械?请注意,可能不止应用了一种简单机械哦。

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