第一單元 巧妙的施力工具

活動一槓桿

1. 認識槓桿

• 位置：支點(固定之處)、施力點(施力處)、抗力點
• 距離

(1)施力臂：施力點到支點的距離。

(2)抗力臂：抗力點到支點的距離。

三、槓桿原理：使用工具時，具有支點、施力點和抗力點，就是利用槓桿原理的施力方式。

1-2 槓桿施力的測量(抗力臂x抗力=施力臂x施力)

不管哪種類型，結論是：施力臂越長，施力就越小，也就越省力(費時)。

1. 支點在中間：施力臂與抗力臂的長度不一定相同

(1)施力臂=抗力臂：天平      (2) 施力臂>抗力臂：花剪    (3) 施力臂<抗力臂：長柄剪刀

       2.抗力點在中間：施力臂>抗力臂，施力較小，屬於省力裝置。例如：開瓶器、榨汁器。

       3.施力點在中間：施力臂<抗力臂，施力較大，屬於費力裝置。例如：鑷子、麵包夾。

活動二 滑輪與輪軸

1. 滑輪：是由有溝槽的圓輪和繩子所組成。

1. 定滑輪：滑輪安裝在固定的位置，不會隨物品移動的。

支點在滑輪的中心點，施力臂=抗力臂，施力=抗力(重物)，因此不省力也不費力，但是可以改變施力的方向，方便工作；例如：升旗。

1. 動滑輪：滑輪的位置沒有固定，會和物品一起移動的。

抗力點在滑輪的中心點，施力臂(滑輪直徑)>抗力臂(滑輪半徑)，施力=1/2抗力(滑輪+重物)因此會比較省力。工程上使用的滑輪重量不輕，因此只有拉起很重的物體時，才會採用這種工作方式。

(三)同時使用定滑輪和動滑輪，可兼具方便工作和省力的功能；例如：吊車、起重機。

1. 輪軸：工具由固定在同一軸心上的大、小圓輪組合而成，轉動其中一個圓輪，另一個圓輪也會一起轉動。半徑較大的是輪，半徑較小的是軸。

1. 施力在輪：施力臂是輪的半徑，施力臂>抗力臂，使用時較省力。例如：水龍頭、削鉛筆機、門把、螺絲起子、烤箱的定時鈕、方向盤

1. 施力在軸：施力臂是軸的半徑，施力臂<抗力臂，使用時較費力。例如：竹蜻蜓、擀麵棍、風扇

活動三 動力傳送

3-1 齒輪:是一種邊緣具有許多相同齒狀凸出物的圓輪。兩個以上齒輪可以利用邊緣的齒互相咬合，當一個齒輪轉動時，也會帶動另一個齒輪跟著轉動，稱為齒輪組。

(一)齒輪組轉動情形：

(1)轉動方向：大小齒輪轉動方向相反

(2)齒數：當大齒輪轉動1齒，小齒輪也會轉動1齒

(3)圈數：同樣速度時，齒數和圈數成反比，大齒輪齒數x大齒輪圈數=小齒輪齒數x小齒輪圈數

(二)生活中齒輪組的物品

(1)例如：修正帶利用兩個互相咬合的齒輪來傳送修正帶；機械式的鐘錶利用處輪組帶動秒針、分針和時針轉動。

(2)功能：幫助傳送動力、改變轉動的速度或方向。

1. 腳踏車的機械功能

1. 構造：

1. 踏板和前齒輪固定在同一軸心上(以輪帶軸)，後齒輪與後輪也固定在同一軸心上(以軸帶輪)，轉動踏板時，會帶動前齒輪轉動。
2. 前、後齒輪以鏈條連接，踩動踏板時，前齒輪透過鍊條帶動後齒輪轉動，使踩踏板所產生的動力船到後輪，進而推動前輪轉動前進。

(二)鍊條齒輪組轉動的情形：

(1)轉動方向：大小齒輪轉動方向相同

(2)齒數：當大齒輪轉動1齒，小齒輪也會轉動1齒

(3)圈數：同樣速度時，齒數和圈數成反比，大齒輪齒數x大齒輪圈數=小齒輪齒數x小齒輪圈數

3-3動力傳送在生活中的應用

(一)除了使用機械傳送動力外，水和空氣也可以用來傳送動力。

(二)實驗：施加於甲注射筒活塞上的力，透過水或空氣將力傳送到乙注射筒的活塞，而使其往外移動。

(三)生活應用：油壓車(利用油來傳送動力，將重物抬高)、挖土機、千斤頂、汽車的煞車裝置、水槍等。

科學閱讀~阿基米德(出生於希臘)

1. 經典名言：給我一個支點，我可以舉起整個地球~槓桿原理。
2. 螺旋抽水機：

1. 是一種水泵，又稱幫浦，透過增加液體的壓力，使之產生推進力量的機械。
2. 透過人力或獸力轉動時，水就會藉著螺旋狀的斜面繞著旋轉軸做旋轉運動，將水傳送至高處。

1. 投石器：

1. 構造：支點(支撐部位)在中間，投擲臂一端放置重物，一端放置攻擊敵人的石頭。
2. 設計一個輪軸裝置，施力在輪上，可較省力拉下木桿來裝填石頭。

3.使用方式：先將置石網往下拉，將石頭放進去，等裝好石頭後，將另一端抬升到高處的重物迅速放手，利用重物突然下降的力量，將置石網中的石頭以飛快的速度拋射出去。