登陆注册
5528300000005

第5章 小机器大力气——吊车

阿基米德曾说过:“给我一个支点,我就能撬起地球。”日常生活中,我们经常可以见到各种各样的“大力士”,像起重机、千斤顶等;还有一些“小个子大力士”,如斧头、螺丝刀、扳手等。它们是怎样工作的呢?我们一起来动手做一个“大力士”吊车,体验和学习它的工作原理吧世纪,西欧出现了人力和畜力驱动的转动臂架型起重机;19世纪前期,出现了桥式起重机;起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等开始采用金属材料制造,并开始采用水力驱动;19世纪后期,蒸汽驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起重机;20世纪20年代开始,电气工业和内燃机工业迅速发展,以电动机或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成。图18是巨型起重机吊装风力发电机的场景。

在物理课中我们学习了杠杆、定滑轮、动滑轮等器械。起重机就是利用这些器械实现了功能的转化,巨型起重机上装有滑轮组(包括定滑轮和动滑轮),用以改变力的方向和大小;其底部设有重物与吊臂形成杠杆。使用了这些器械后,吊车节省了很多力。

要把重力为G的物体拉到高为h的地方,我们需要做的功为W=Gh。图20是一组滑轮组,受力分析可知F=G/2,因此只需重力一半的力就可把重物拉到h的高度。力F移动的距离为2h,虽然没有省功,但是省了力。

普通自行车和变速自行车有何不同?请同学们就自己的切身体会说说变速器的作用和工作原理。图21为一个变速自行车的齿轮装置。

汽车发动机曲轴的转速通常可以高达每分钟7500转,甚至更高,但不能简单地将这种转速直接传递到车轮上,因为那会使轮速过高、扭矩过小,无法克服摩擦力来驱动汽车。因此,在这一前提条件下,人们发明了变速箱用来按不同比例降低输出转速增大扭矩。汽车变速箱实际上就是齿轮箱。

齿轮箱在电机中的应用很广泛,图18的风力发电机组中就经常用到,其主要功能是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。通常风轮的转速很低,无法达到发电机发电所要求的转速,必须通过齿轮箱的增速来实现。

通过前面的学习,我们知道齿轮箱可以加速与减速,可以改变传动方向和速度,而且它还有如下的作用:

.改变转动力矩。同等功率条件下,速度转得越快的齿轮,轴所受的力矩越小,反之越大。(力矩=力×力臂).离合功能。我们可以通过分开两个原本啮合的齿轮,达到把发动机与负载分开的目的。

.分配动力。我们可以用一台发动机,通过齿轮箱主轴带动多个从轴,从而实现一台发动机带动多个负载的功能。

搭建一个微型起重机活动任务让同学们认识到合理巧妙地使用小器械可使它成为“大力士”,使同学们熟练掌握合理使用的方法。

活动准备乐高各种板、轴等零件,RCX,绳子,吊钩,滑轮组,1个马达。

活动步骤先进行小组讨论,提出模型的建议,然后小组选出一种合适的样式,并画出图形:

模型构思出来后,就要开始动手制作了。

在制作过程中,一定要注意:选取合适的重心位置;选取合适的滑轮组;吊车的吊臂不能过长,也不能太短。

搭建好吊车以后,不要急于吊重物,要检查一下连接的地方是否牢固。

检查确定吊车牢固之后,开始试吊重物。试吊时可以逐渐增加重物的重量,直到吊车不能吊动为止。如果吊重物的过程中出现问题,需要对其进行改进。例如在吊起过程中,重物从钩上脱落,可以把钩子换一换。(在对其进行改进时,把问题及解决方法记录下来。)思考:(1)定滑轮和动滑轮的区别有哪些(2)吊车上使用动滑轮是省力还是费力知识链接信息新思考成长博客:http:∥ebfog.cersp.

答案提示实践与思考思考:(1)动滑轮和定滑轮的区别在于:动滑轮要比定滑轮移动的距离大,但是与定滑轮相比,动滑轮省去了一半的力。

(2)在阅读与思考中已经分析过,动滑轮使用在吊车中使吊车省了力。

检测与评估检测:

(提示:因为拖动大卡车需要很大的力,而电动机输出功率是不变的,所以我们应该用减小速度的方式来增大力。)

同类推荐
  • 改变世界的理化大发明(走进科学丛书)

    改变世界的理化大发明(走进科学丛书)

    原始社会初期,人类使用的劳动工具主要是石器,是简单而粗糙的石块。当时人们就借助这样的工具猎取野兽,挖掘可食植物的根茎。历史上把这个时期称为旧石器时代。在二三百万年漫长的旧石器时代里,人们慢慢学会制造磨光的、比较精致的石头工具,于是人类社会逐渐进入新石器时代。根据历史学家和考古学家的研究和考证,在新石器时代里人类已经使用火了。
  • 气象与自然灾害

    气象与自然灾害

    《气象与自然灾害》介绍了一些自然灾害和气象知识,让读者领略自然的威力并提高人们战胜自然灾害的智慧和勇气,主要内容包括:你知道大气由什么组成吗;空气有质量吗;常用气象名词有哪些;什么是气象观测等。以素质教育为目标,打造科学普及教育权威读本,全面提升青少年科学素养。
  • 海洋中的食物链

    海洋中的食物链

    在海洋生物群落中,从植物、细菌或有机物开始,经植食性动物至各级肉食性动物,依次形成被食者与摄食者的营养关系称为食物链,亦称为“营养链”。食物网是食物链的扩大与复杂化,它表示在各种生物的营养层次多变情况下,形成的错综复杂的网络状营养关系。物质和能量经过海洋食物链和食物网的各个环节所进行的转换与流动,是海洋生态系统中物质循环和能量流动的一个基本过程。本书就带领读者去认识海洋中的食物链。
  • 中学生必知的名胜古迹(上)

    中学生必知的名胜古迹(上)

    名胜古迹,是指风景优美和有古代遗迹的著名地方。漫步在这些名山胜水之中,一方面可以领略自然的大好风光,另一方面也从中感悟博大精深的历史文化。对于了解一个国家,一个地区,一个民族的地理文化,也有着十分重要的帮助。
  • 奇妙的鱼类世界

    奇妙的鱼类世界

    鱼类属于脊索动物门中的脊椎动物亚门,是最古老的脊椎动物。它们栖居于地球上几乎所有的水生环境中。无论是在湖泊、河流这些淡水环境中,还是在大海、大洋这些咸水环境中,都可以看到它们悠游自在的身影。
热门推荐
  • 科修狂人

    科修狂人

    一望无垠的海面上出现了一座神秘岛屿,岛上不见生命,却有着疑似远古文明的遗迹。奇异的光亮、神秘的古兽、诡异的空气,一切就这样开始了……修真成仙,且看我这个顶尖的科学家如何成就天下!
  • 影盗笛箫枫

    影盗笛箫枫

    朋友,是敌人?爱人,是敌人?还是自己的亲人?到底谁才是敌人,一切都是那么的扑朔迷离,一层层的面纱,逐渐揭开,其结果都是骗局,且看影盗笛箫枫如何跳出迷茫的人生之路,一展魔术之终极境界。
  • 轮椅王座

    轮椅王座

    我江亦此生此世,定格在轮椅之上,身不由己。然造化赐我神念之体,以无上精神之力上下求索而问鼎大道;上苍之目、天人合一、未卜先知、来去无踪、念控魂动……诸多逆天神通,都要以躯体的永恒痛苦作为代价!然而为了睥睨天下、执掌神权、看透宿命、造福苍生,本王在所不惜。心念所致,万物为我掌控,集天地玄黄,渡仙劫,心与轮椅,永生不灭。……世间唯一的修神王者,跨越时空,闯向那风云变幻的玄武世界和奇迹世界、征踏这地球平行位面的末世纪元…………传说霍金可以在轮椅上窥探到宇宙的终极奥秘,甚至是一些被天道禁止的法则。
  • 异能狩猎

    异能狩猎

    从迷雾中找寻真实答案,揭晓黑暗深处无人所知的事实。但上演一幕幕恐怖之后到达尽头之时等待的却将是……
  • 数码宝贝之黑暗太一

    数码宝贝之黑暗太一

    从前,有一个叫做八神太一的存在。拥有莫名黑暗力量的他,设立了一个计划——和几个人类小孩在数码宝贝世界进行一番冒险,其中一个莫名知道些什么的小孩,还有一个整天冰着脸的小孩,都被他暗中抹杀了。直到最后,这一切,终将展现出真实……“即便毁灭两个世界,我也要将她接回来!”
  • 天战毒尊

    天战毒尊

    一个普通人,不靠显赫的家世,不靠逆天的天赋,不靠强大的后台,这些我一样都没有,但我坚信,没有这些外来条件,我可以创造,一样可以变强,可以得到别人的尊重,意外获得逆天系统,敌强我则强,敌再强我更强,拥有坚定的信念,不屈的意志,不畏生死。一道修成万骨寒,成尊血路天下争!我可以踏遍天下尸骨,争霸天下,谁与争锋!
  • 少林空缘

    少林空缘

    她,出生在护国将军之家,身份显赫,一生下来,便注定此生历尽情劫,是前世未修完的姻缘还是今生自己甘愿种下的孽果...她荒诞的爱上了一名和尚,新婚前一天,她只身前来少林寺,却因他无情的一番话肝肠寸断,无奈嫁给了从小结亲身份尊贵的皇子。拥有着无限荣耀的家族为何败落,看似令人羡慕的人生却被人操纵已久,究竟谁才是幕后主使,而她,最后能如愿的和自己心爱的人在一起么??
  • 四圣天地传

    四圣天地传

    重生并不是件坏事,但重生在一个被前人改造过的面目全非的世界里不算件让人高兴的事情。既然侥幸还活着,那就得过且过吧!但世人并不打算安于现状,于是在这个四圣兽世家与天海冥三王共存的纷乱世界,一出出关于亲情友情爱情的战争注定不断的上演。
  • 时间掌控师

    时间掌控师

    前穿500年,与众诸侯君王掌权天下,金戈铁马,肆意厮杀在历史的战场之上。后穿500年,用超高级科技拯救世界,抵御丧尸,创造完美未来。没有时光机,依旧可以在时空之中来去自如。“我是时间掌控师,我为自己代言!”“代你麻痹!赶紧给老子拯救世界去!这次你要回到侏罗纪时代。”“不是吧……”
  • 风华绝代:为你争霸天下

    风华绝代:为你争霸天下

    倾我一世古风恋,许我一曲凤求凰。她是21世纪的超级特工,是几个国家争着要杀的腹黑杀手。她是将军府的三小姐,是全白翼国人人认识的温柔却是草包的小姐。她要争霸天下,成为最强。黑玫瑰是她最喜欢的花,因为看着这花会莫名其妙的有安全感。如果喜欢你是错误的,那我愿意因为你而一错再错。为你做了那么多还是终究得不到你的心吗?等你主宰了天下,你是不是会来陪我走到永远?