4.1F 轮轴和机械传动（含答案）—沪教（上海）版八年级物理下册学案
文档属性
| 名称 | 4.1F 轮轴和机械传动（含答案）—沪教（上海）版八年级物理下册学案 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 329.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 沪教版（试用本） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-03-23 19:59:12 | ||
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文档简介
※第四章4.1F 轮轴和机械传动
[学习目标]
1． 知道轮轴的结构：由一个轮和一个轴组成的。
2． 知道轮轴的作用：在轮上用力可以省力，在轴上用力是费力的。知道同一个轴时，轮越大，就越能省力。
3． 了解轮轴在实际中的应用，可以辨别生活中常用的轮轴。
4． 知道机械传动的三种方式：皮带传动、链传动和齿轮传动。
5． 知道机械传动在机器工作中起到的作用。
[知识解读]
1． 什么是轮轴。
由（外围的）轮和（中间的）轴组成的能绕共同轴心转动的简单机械叫轮轴。半径较大者是轮，半径较小的是轴。
2． 轮轴的作用。
轮轴也可以看成不等臂杠杆。若动力F1作用在轮上，阻力F2作用在轴上，使用轮轴可以省力。如图用辘轳提水，辘轳就是一个省力的轮轴，但要费距离。
反之，若动力F1作用在轴上，阻力F2作用在轮上，使用这种轮轴就费力，但可以少移动距离。如建设隧道用的“盾构”。
我们也可以把轮轴看成变形的杠杆，根据杠杆平衡的原理，若动力F1作用在轮上，轮的半径为R，阻力F2作用在轴上，轴的半径为r，则
F1R= F2 r
3． 生活中常用的轮轴
人们掌握了轮轴的规律，就能根据需要造出各种各样的轮轴类的工具，使工作更省力，比如螺丝刀、手摇钻、汽车方向盘，以及水龙头的手柄等。
自行车上应用轮轴的地方也很多，如图，自行车的把手、脚踏板等。
4． 机械传动的三种方式
机械传动的三种方式：皮带传动，链传动和齿轮传动。
皮带传动。将皮带紧套在动力机和工作机的轮子上，动力机的轮子转动时会带动皮带转动，皮带的转动又会带动工作机的轮子转动，从而把动力机产生的动力传给工作机。
.
在动力机和工作机上都装上齿轮，齿轮相互咬合。当动力机转动起来，通过齿轮的咬合，带动工作机的齿轮转动起来，从而把动力机产生的动力传给工作机。
在动力机和工作机上都装有齿轮，在两个齿轮上套着一条链子，轮齿咬进链孔里。当动力机转动时，它的齿轮就会带动链子转动，链子又会带着工作机的齿轮转动，从而把动力机产生的动力传给工作机。
5． 机械传动的作用和应用
把几种简单机械组合起来，可以成为复杂机械。复杂机械可以兼有几种简单机械的作用，有更大的用途。例如手摇钻，把轮轴与斜面结合起来；手摇升降机（出示手摇升降机图），把轮轴与滑轮结合起来；带鱼线轮的钓鱼杆，把杠杆、滑轮、轮轴结合起来。把各种机械结合起来，就需要机械传动装置来传递动力。
【经典例说】
【例1】下列各用具中，属于轮轴的有 （填代号）。
a．驾驶员方向盘；b．旗杆顶部的轮子；c．钳子；d．螺丝刀；e．收音机上旋纽．
【思路点拨】判断这些用具是否属于轮轴，关键动力和阻力能否绕共同的轴心转动。
【解】正确答案为a、d、e。
【例2】有一轮轴的轮与轴直径之比是5∶2，若动力作用在（ ）
（A）轴上，不费力可以省距离
（B）轮上，可以省力但要少移动距离
（C）轴上，费力但可以少移动距离
（D）轮上，可以省力又省距离
【解】使用轮轴时，如果动力作用在轮上可以省力。如动力作用在轴上，是要费力的，但可以少移动距离，所以正确答案为（C）。
【例3】下列说法正确的是（ ）
（A）因为轮半径大于轴半径，所以使用轮轴一定省力
（B）使用轮轴无论省不省力，一定费距离
（C）使用轮轴，如果将动力作用在轴上，用它提起轮上的重物，可以省距离
（D）轮半径是轴半径的几倍，在轮上所用动力就是阻力的几倍
【思路点拨】虽然轮半径大于轴半径，但如动力作用在轴上，就是费力的了，所以（A）说法不正确；但费力时可以少移动距离。动力作用在轮上可以省力但要多移动距离。
【解】正确答案为（C）。
【例4】使用轮轴提起深井中的水桶，当动力作用在轮上，采用下列哪种方法可以更省力（ ）
（A）增大轴半径 （B）增大轮半径
（C）减小轮半径 （D）增大桶的重力
【解】根据轮轴使用时省力的原理，作用在轮上的动力，在阻力（桶和水的重力）不变时，减小轴半径，或增大轮半径，都可以减小F1。所以正确答案为（B）。
【例5】如图所示是一个提水的辘轳的示意图。辘轳的轴的直径为40厘米，摇臂到轴线的距离为50厘米。要从井中提588牛的一桶水，至少在摇把上作用多少牛的力？
【思路点拨】使用轮轴时，如果动力作用在轮上可以省力。如动力作用在轴上，阻力作用在轮上，则可加快提起重物的速度，但这种情况是要费力的。此题属于使用轮轴可以省力的情况。计算过程中轮和轴的半径不必换算到米为单位，只要单位相同即可。
【解】轴半径r=20厘米，轮半径R=50厘米，系水桶的绳子的拉力F2=588牛，设作用在摇把上的力为F1，则根据杠杆平衡条件有
【例6】辘轳摇把到轴线距离是50厘米，轴半径是10厘米，若把重240牛的水桶从井中匀速提起，应在摇把上加多大的力？如果井深6米，那么手摇摇把移动了多少距离？
【解】已知： 井深 ．
求：小辘轳是轮轴：匀速提升水桶时：
设手摇摇把移动距离为s，水桶升高距离为h．
因为：摇把与轴共轴线，摇把与轴转动圈数相同，设为n．
则有：
所以： ．
答：应在摇把上加48N的力，手摇摇把移动30m的距离．
【点评】使用轮轴，能够省力，但要费距离。
【例7】用螺丝刀托螺丝钉的时候，手握在螺丝刀杆上和握在螺丝刀柄上用力是否相同，为什么？
【解答】用螺丝刀拧螺丝钉时，手握在刀柄上比握在刀杆上省力．这是因为螺丝刀可以看成一个轮轴（柄是轮，杆是轴），拧螺丝钉时，阻力作用在轴上，如果手握刀杆，则动力与阻力差不多，几乎不省力；如果手握刀柄，由于刀柄半径比刀杆半径大得多，所以动力就比阻力小得多。
[跟踪训练]
一、填充题
1．由轮和轴组成的，能__________________________转动的简单机械叫轮轴。
2．轮轴的轮半径是轴半径的3倍，若不计摩擦，用10牛的力最多能匀速提起__________牛的物体。
3．有一个轮轴，轮半径是50厘米，轴半径是10厘米。使用这个轮轴提起500牛的物体，至少要用________牛的动力。若要使物体上升1米，则绕在轮上的绳端要拉过_______米(不计摩擦)。
4、如图所示是某轮轴的截面图。轴的直径是10厘米，动力F 的作用点A到轴心O的距离为20厘米。若不计摩擦，用________牛的力可以提起400牛的重物。如摇柄转动一圈，可将重物提升_______厘米。
二、选择题
5．下列装置中不是轮轴的是 ( )
(A)自行车的车把； (B)拧螺丝的螺丝刀；
(C)缝纫机的踏板； (D)自来水的龙头。
6．使用轮轴，下列说法中正确的是 ( )
(A)一定省力； (B)一定费力；
(C)不省力也不费力； (D)是否省力或费力由用法决定。
7．使用轮轴时，下面说法中错误的是 （ ）
(A)轮轴只能省力一半；
(B)动力作用在轮上可以省力；
(C)动力作用在轴上不能省力；
(D)使用轮半径与轴半径之比为2∶1的轮轴时，可以省力一半(动力作用在轮上)。
8．用小螺丝刀无法旋动螺丝时，换用粗柄的大螺丝刀就行了，这是因为 ( )
(A)用大螺丝刀动力大些，
(B)用大螺丝刀所受的阻力小些；
(C)用大螺丝刀阻力臂小些；
(D)用大螺丝刀动力臂大些，动力与动力臂的乘积大于阻力与阻力臂的乘积。
9．使用轮轴时，如果用200牛的力匀速提起800牛的重物，不计摩擦，则 ( )
(A)动力应加在轮上，轮和轴的直径之比为4∶1；
(B)动力应加在轴上，轮和轴的直径之比为4∶1；
(C)动力应加在轮上；轮和轴的直径之比为1∶4；
(D)动力应加在轴上，轮和轴的直径之比为1∶4。
10．使用轮轴时，动力与阻力之比为1∶5，则轮的直径和轴的直径之比为(不计摩擦) ( )
(A) 5∶1； (B) 1∶5；
(C) 10∶1 ； (D) 条件不足，无法确定。
11．使用轮轴时，若轮直径与轴直径之比为5：1，则动力与阻力之比 (不计摩擦) ( )
(A) 5∶1； (B) 1∶5；
(C) 1∶10； (D) 条件不足，无法确定。
三、计算题
12．用轮轴提起600牛的物体，要用100牛的力，如果轮半径是36厘米，那末轴半径有多大 不计摩擦。
答案
1、 填空题
1．绕共同轴心转动 2．30 3．100； 5 4．100； 31.4
2、 选择题
5．C 根据轮轴的定义，动力作用在轮上和阻力作用在轴上，轮和轴能绕共同轴心转动。A、B、D 均符合，只有缝纫机的踏板受到的阻力与动力不绕同一轴心转动，所以选（C）。
6．D 如果动力作用在轮上，阻力作用在轴上，根据轮轴F1R= F2 r，可以省力，但反之，如果动力作用在轴上，阻力作用在轮上，就是费力机械了。所以选（D）。
7．A 轮轴是否省力，要看它的用法，如果省力，根据轮轴F1R= F2 r，只有R=2r
时，轮轴才能省一半力。所以选（A）。
8．D 旋动螺丝，受到的阻力和阻力臂是不变的，所以（B）（C）选项错误，大螺丝刀增大了轮的半径，使得动力不变的情况下，动力和动力臂的乘积增大。所以选（D）。
9．A 轮轴要省力，动力应该作用在轮上，根据根据轮轴F1R= F2 r可知选（A）。
10．A 根据轮轴F1R= F2 r，选（A）。
11．D 根据轮轴F1R= F2 r，选（D）。
3、 计算题
12． 解：不计摩擦，轮轴F1R= F2 r
答：轴的半径为6厘米
例题5图
第4题图
[学习目标]
1． 知道轮轴的结构：由一个轮和一个轴组成的。
2． 知道轮轴的作用：在轮上用力可以省力，在轴上用力是费力的。知道同一个轴时，轮越大，就越能省力。
3． 了解轮轴在实际中的应用，可以辨别生活中常用的轮轴。
4． 知道机械传动的三种方式：皮带传动、链传动和齿轮传动。
5． 知道机械传动在机器工作中起到的作用。
[知识解读]
1． 什么是轮轴。
由（外围的）轮和（中间的）轴组成的能绕共同轴心转动的简单机械叫轮轴。半径较大者是轮，半径较小的是轴。
2． 轮轴的作用。
轮轴也可以看成不等臂杠杆。若动力F1作用在轮上，阻力F2作用在轴上，使用轮轴可以省力。如图用辘轳提水，辘轳就是一个省力的轮轴，但要费距离。
反之，若动力F1作用在轴上，阻力F2作用在轮上，使用这种轮轴就费力，但可以少移动距离。如建设隧道用的“盾构”。
我们也可以把轮轴看成变形的杠杆，根据杠杆平衡的原理，若动力F1作用在轮上，轮的半径为R，阻力F2作用在轴上，轴的半径为r，则
F1R= F2 r
3． 生活中常用的轮轴
人们掌握了轮轴的规律，就能根据需要造出各种各样的轮轴类的工具，使工作更省力，比如螺丝刀、手摇钻、汽车方向盘，以及水龙头的手柄等。
自行车上应用轮轴的地方也很多，如图，自行车的把手、脚踏板等。
4． 机械传动的三种方式
机械传动的三种方式：皮带传动，链传动和齿轮传动。
皮带传动。将皮带紧套在动力机和工作机的轮子上，动力机的轮子转动时会带动皮带转动，皮带的转动又会带动工作机的轮子转动，从而把动力机产生的动力传给工作机。
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在动力机和工作机上都装上齿轮，齿轮相互咬合。当动力机转动起来，通过齿轮的咬合，带动工作机的齿轮转动起来，从而把动力机产生的动力传给工作机。
在动力机和工作机上都装有齿轮，在两个齿轮上套着一条链子，轮齿咬进链孔里。当动力机转动时，它的齿轮就会带动链子转动，链子又会带着工作机的齿轮转动，从而把动力机产生的动力传给工作机。
5． 机械传动的作用和应用
把几种简单机械组合起来，可以成为复杂机械。复杂机械可以兼有几种简单机械的作用，有更大的用途。例如手摇钻，把轮轴与斜面结合起来；手摇升降机（出示手摇升降机图），把轮轴与滑轮结合起来；带鱼线轮的钓鱼杆，把杠杆、滑轮、轮轴结合起来。把各种机械结合起来，就需要机械传动装置来传递动力。
【经典例说】
【例1】下列各用具中，属于轮轴的有 （填代号）。
a．驾驶员方向盘；b．旗杆顶部的轮子；c．钳子；d．螺丝刀；e．收音机上旋纽．
【思路点拨】判断这些用具是否属于轮轴，关键动力和阻力能否绕共同的轴心转动。
【解】正确答案为a、d、e。
【例2】有一轮轴的轮与轴直径之比是5∶2，若动力作用在（ ）
（A）轴上，不费力可以省距离
（B）轮上，可以省力但要少移动距离
（C）轴上，费力但可以少移动距离
（D）轮上，可以省力又省距离
【解】使用轮轴时，如果动力作用在轮上可以省力。如动力作用在轴上，是要费力的，但可以少移动距离，所以正确答案为（C）。
【例3】下列说法正确的是（ ）
（A）因为轮半径大于轴半径，所以使用轮轴一定省力
（B）使用轮轴无论省不省力，一定费距离
（C）使用轮轴，如果将动力作用在轴上，用它提起轮上的重物，可以省距离
（D）轮半径是轴半径的几倍，在轮上所用动力就是阻力的几倍
【思路点拨】虽然轮半径大于轴半径，但如动力作用在轴上，就是费力的了，所以（A）说法不正确；但费力时可以少移动距离。动力作用在轮上可以省力但要多移动距离。
【解】正确答案为（C）。
【例4】使用轮轴提起深井中的水桶，当动力作用在轮上，采用下列哪种方法可以更省力（ ）
（A）增大轴半径 （B）增大轮半径
（C）减小轮半径 （D）增大桶的重力
【解】根据轮轴使用时省力的原理，作用在轮上的动力，在阻力（桶和水的重力）不变时，减小轴半径，或增大轮半径，都可以减小F1。所以正确答案为（B）。
【例5】如图所示是一个提水的辘轳的示意图。辘轳的轴的直径为40厘米，摇臂到轴线的距离为50厘米。要从井中提588牛的一桶水，至少在摇把上作用多少牛的力？
【思路点拨】使用轮轴时，如果动力作用在轮上可以省力。如动力作用在轴上，阻力作用在轮上，则可加快提起重物的速度，但这种情况是要费力的。此题属于使用轮轴可以省力的情况。计算过程中轮和轴的半径不必换算到米为单位，只要单位相同即可。
【解】轴半径r=20厘米，轮半径R=50厘米，系水桶的绳子的拉力F2=588牛，设作用在摇把上的力为F1，则根据杠杆平衡条件有
【例6】辘轳摇把到轴线距离是50厘米，轴半径是10厘米，若把重240牛的水桶从井中匀速提起，应在摇把上加多大的力？如果井深6米，那么手摇摇把移动了多少距离？
【解】已知： 井深 ．
求：小辘轳是轮轴：匀速提升水桶时：
设手摇摇把移动距离为s，水桶升高距离为h．
因为：摇把与轴共轴线，摇把与轴转动圈数相同，设为n．
则有：
所以： ．
答：应在摇把上加48N的力，手摇摇把移动30m的距离．
【点评】使用轮轴，能够省力，但要费距离。
【例7】用螺丝刀托螺丝钉的时候，手握在螺丝刀杆上和握在螺丝刀柄上用力是否相同，为什么？
【解答】用螺丝刀拧螺丝钉时，手握在刀柄上比握在刀杆上省力．这是因为螺丝刀可以看成一个轮轴（柄是轮，杆是轴），拧螺丝钉时，阻力作用在轴上，如果手握刀杆，则动力与阻力差不多，几乎不省力；如果手握刀柄，由于刀柄半径比刀杆半径大得多，所以动力就比阻力小得多。
[跟踪训练]
一、填充题
1．由轮和轴组成的，能__________________________转动的简单机械叫轮轴。
2．轮轴的轮半径是轴半径的3倍，若不计摩擦，用10牛的力最多能匀速提起__________牛的物体。
3．有一个轮轴，轮半径是50厘米，轴半径是10厘米。使用这个轮轴提起500牛的物体，至少要用________牛的动力。若要使物体上升1米，则绕在轮上的绳端要拉过_______米(不计摩擦)。
4、如图所示是某轮轴的截面图。轴的直径是10厘米，动力F 的作用点A到轴心O的距离为20厘米。若不计摩擦，用________牛的力可以提起400牛的重物。如摇柄转动一圈，可将重物提升_______厘米。
二、选择题
5．下列装置中不是轮轴的是 ( )
(A)自行车的车把； (B)拧螺丝的螺丝刀；
(C)缝纫机的踏板； (D)自来水的龙头。
6．使用轮轴，下列说法中正确的是 ( )
(A)一定省力； (B)一定费力；
(C)不省力也不费力； (D)是否省力或费力由用法决定。
7．使用轮轴时，下面说法中错误的是 （ ）
(A)轮轴只能省力一半；
(B)动力作用在轮上可以省力；
(C)动力作用在轴上不能省力；
(D)使用轮半径与轴半径之比为2∶1的轮轴时，可以省力一半(动力作用在轮上)。
8．用小螺丝刀无法旋动螺丝时，换用粗柄的大螺丝刀就行了，这是因为 ( )
(A)用大螺丝刀动力大些，
(B)用大螺丝刀所受的阻力小些；
(C)用大螺丝刀阻力臂小些；
(D)用大螺丝刀动力臂大些，动力与动力臂的乘积大于阻力与阻力臂的乘积。
9．使用轮轴时，如果用200牛的力匀速提起800牛的重物，不计摩擦，则 ( )
(A)动力应加在轮上，轮和轴的直径之比为4∶1；
(B)动力应加在轴上，轮和轴的直径之比为4∶1；
(C)动力应加在轮上；轮和轴的直径之比为1∶4；
(D)动力应加在轴上，轮和轴的直径之比为1∶4。
10．使用轮轴时，动力与阻力之比为1∶5，则轮的直径和轴的直径之比为(不计摩擦) ( )
(A) 5∶1； (B) 1∶5；
(C) 10∶1 ； (D) 条件不足，无法确定。
11．使用轮轴时，若轮直径与轴直径之比为5：1，则动力与阻力之比 (不计摩擦) ( )
(A) 5∶1； (B) 1∶5；
(C) 1∶10； (D) 条件不足，无法确定。
三、计算题
12．用轮轴提起600牛的物体，要用100牛的力，如果轮半径是36厘米，那末轴半径有多大 不计摩擦。
答案
1、 填空题
1．绕共同轴心转动 2．30 3．100； 5 4．100； 31.4
2、 选择题
5．C 根据轮轴的定义，动力作用在轮上和阻力作用在轴上，轮和轴能绕共同轴心转动。A、B、D 均符合，只有缝纫机的踏板受到的阻力与动力不绕同一轴心转动，所以选（C）。
6．D 如果动力作用在轮上，阻力作用在轴上，根据轮轴F1R= F2 r，可以省力，但反之，如果动力作用在轴上，阻力作用在轮上，就是费力机械了。所以选（D）。
7．A 轮轴是否省力，要看它的用法，如果省力，根据轮轴F1R= F2 r，只有R=2r
时，轮轴才能省一半力。所以选（A）。
8．D 旋动螺丝，受到的阻力和阻力臂是不变的，所以（B）（C）选项错误，大螺丝刀增大了轮的半径，使得动力不变的情况下，动力和动力臂的乘积增大。所以选（D）。
9．A 轮轴要省力，动力应该作用在轮上，根据根据轮轴F1R= F2 r可知选（A）。
10．A 根据轮轴F1R= F2 r，选（A）。
11．D 根据轮轴F1R= F2 r，选（D）。
3、 计算题
12． 解：不计摩擦，轮轴F1R= F2 r
答：轴的半径为6厘米
例题5图
第4题图