生活中的斜面与轮轴:常见的轮轴有哪些

　　在人们的日常生活中，简单机械的使用非常广泛.使用不同的简单机械，可以省力、或者可以省距离，还可以改变力的方向.同学们在课堂上已经深入探讨了杠杆和滑轮两种常见的简单机械，明确了它们的原理和用途.本文向同学们讲解另外两种简单机械——斜面和轮轴，希望能拓宽同学们的视野.
　　一、斜面的原理与应用
　　在学习功的概念时，教材上以斜面为例，斜面长度为s、高度h，用大小为F的力、沿斜面方向匀速推重为G的物体，把它推上顶端，更换不同重量的木块多次测量、记录数据，我们发现Fs始终等于Gh，这个等式表达的意义是：在使用斜面提升物体时，力与在力的方向上移动距离的乘积是不变的，因此，引入功的概念W=Fs.如果我们把公式Gh=Fs进行简单变换，可以得出F=■.斜面组成的直角三角形中，斜边s总是大于直角边h，所以沿斜面向上的推力恒小于物体重力G，进而可得出斜面也是一种可以省力的机械，并且还可以推出斜面越长，所用的推力就越小.当然，省力的代价是移动更长的距离，而这与功的原理是相符合的.在生产和生活中斜面的使用还是比较常见的.
　　1.简单斜面应用
　　要把一大桶油从地面运到汽车上，可以有不同的方法，其中有一种既简单又省力的方法，就是从地面到车厢斜着搭一块木板，把油桶沿着倾斜的木板推上去，尽管推动了更长距离，但是可以省力.现代专用卡车装卸斜面，甚至可以承受铲车在上面行驶，使货物的装卸快捷又方便.在一些建筑物的入口处设置了供轮椅上下的斜坡，体现了社会对残疾人的关怀.将轮椅沿着这种斜坡推上去比垂直提上去要省力.生活中用于登高的梯子、楼梯都可以看做是斜面，都能起到省力的作用.
　　2.S型引桥与盘山公路
　　S型弯曲向上的引桥和盘上公路也是变形的斜面，引桥和斜面的路径都是曲线，每一小段曲线都可以近似看做直线，进而就形成了一段一段的折线图，而每一段折线都是斜面的模型，而斜面是省力的，因此，引桥和盘山公路都是省力的，同时也保证了行车的安全性.许多同学都有过骑自行车上坡的体验，沿S形路线向上骑车，比笔直向上骑车要轻松许多，实际上是增加了斜面s的长度，根据F=■，斜面高度h不变，沿s型路线上坡，会进一步减小骑车的牵引力，进而可以使上坡变得更加轻松.
　　3.利用斜面增强动力——螺丝钉和劈
　　把斜面中得出的公式Gh=Fs中的G换成字母F′，得出F′h=Fs，变换公式得出F′=■，其中F为人付出的动力，因为h小于s，进而得出F′大于F，所以斜面也可以用做增加力的一种工具，当然代价是需要移动更大距离，而且不可以省功.
　　要把一根粗大的钉子钉进木头里，需要用很大的力.可是把一个同样大的螺丝钉拧进木头里，用的力就比较小.这是怎么回事？你注意过它那一圈圈的螺纹吗？这小小的螺纹就像是包裹在螺丝钉外面的斜面，当用较小的力去上紧螺丝钉时，虽然螺纹沿接触面所经过的距离比螺钉实际向前移动的距离要长，但却可以产生一个较大的力，这样很轻松地就把螺丝钉拧进它应在的位置，螺丝钉的省力原理与盘山公路是相似的.
　　尖劈的运用在春秋战国以前就开始了，古人知道用它可以使小力发挥大力的作用，且两面的夹角越小，发挥力的作用越大.尖劈在我国的发展经过了漫长的岁月，从古猿人打猎用的石头尖劈，经长期的改进，发展到今天各式各样的金属尖劈，被广泛应用在生产、战争和日常生活中.斧头也是一个形如楔形的工具，它好像是由两个斜面背靠背放在一起做成的，这种斜面也叫联合斜面.挥动斧头劈木头时，由于斧头的纵向运动距离比木柴的横向运动距离大得多，所以斧头砍下去的力和木柴横向裂开所受到的力是不相等的，也就是说，木柴所受的横向力远大于斧头运动时的纵向外力.因此，刀刃便能穿过木头，使木头裂开.
　　二、轮轴的原理与应用
　　1.提水的辘轳
　　在生产生活中，人们经常会用到轮轴.比如提水的辘轳，就是典型的轮轴.轮轴由具有公共转轴的轮和轴组成.轮轴也可看成是变形的杠杆，轴心O为支点，人们提水时转动的轮半径R和绳子所系的轴半径r分别为动力臂和阻力臂.根据杠杆原理可得：F1R=F2r，由于R＞r，F1＜F2，所以轮轴是一种能省力的杠杆，用辘轳提水会十分轻松.
　　２.扳手和门把手
　　门把手和扳手也是轮轴的应用，开门和用扳手拧螺丝时，手抓的部位运动的路径是一段半径比较大的圆弧，而轴的位置转动半径比较小，因此，起到了省力的作用.有时我们还可以在扳手尾部加装一段钢管，用于增加轮的半径，可以更加轻松地把螺丝拧下来.
　　３.自来水龙头
　　自来水龙头也是轮轴，同学们可以思考哪部分是轮，哪部分是轴，轮有什么作用？冬天发生冰冻的时候拧不动水龙头，我们可以用什么办法来拧动它？
　　４.螺丝刀
　　徒手拧螺丝拧不动，用螺丝刀拧螺丝钉时就比较省力，手握住的螺丝刀把柄是轮，细小的金属杆部分是轴，轮的半径比轴的半径大很多，因此，在拧螺丝的时候很好地起到了省力的作用.
　　如果你是生活的有心人，善于观察生活，会发现生活中斜面和轮轴的应用还有很多，比如游乐场的滑滑梯、自行车的车把手就分别属于斜面和轮轴，在观察和思考的过程中，你一定能增长见识，提升思维能力，让自己变得越来越聪明.