『壹』 初二浮力杠桿滑輪綜合練習題
汗～給你下了血本了。可別再關閉問題了。。
綜合練習題。連答案都帶了。。。
一，填空題：（每空1分，共20分）
1，力是物體對________的作用，物體間力的作用是________。
2，牛頓第一定律的內容是：一切物體在________的時候，總保持_____或________狀態。
3，壓強是表示___________的物理量；水面下20米的地方受到水的壓強是________帕。
4，通常把等於______毫米水銀柱的大氣壓叫做標准大氣壓；1標准大氣壓等於________帕。
5，浮力是由於液體對物體向上和向下的________產生的，浮力的方向總________。
6，質量是300克的小球，當它漂浮在液面上時受到的浮力是________牛頓。
7，力學里功包括的兩個必要因素，一是________________，二是________________。
8，在平直路上勻速運動的汽車，向前的牽引力________向後的摩擦力；密度小於水的物體漂浮在水中，受到的浮力________物體的重力。（選填「大於」、「等於」或「小於」）
9，杠桿的平衡是指杠桿處於____________或_________________狀態。
10，用一個動滑輪將質量是100千克的物體勻速提起10米，用了10秒，那麼繩子自由端上升的速度是___________米/秒，提起物體的功率是__________瓦。
二，選擇題：（每題2分，共50分）
1，下面哪句話說得不對？：（ ）
A，一個物體受到了力，一定有別的物體對它施力；
B， 上升的氫氣球沒有受到重力的作用；
C，游泳時，人對水施加了力，同時水對人也施加了力；
D， 掛在樹上的蘋果也要受到重力的作用。
2，某同學用250牛頓的力豎直向上提起一個重200牛頓的水桶時，桶受到的合力的大小和方向是：（ ）
A， 450牛頓，向上；B， 450牛頓，向下；C， 50牛頓，向下；D，50牛頓，向上。
3，關於慣性現象，下列說法中錯誤的是：（ ）
A， 人走路時，被石頭拌倒會向前倒；
B， 用鐵鏟把沙送上車廂時，鐵鏟不動了，沙仍會向前運動；
C， 站在車上的乘客，當車突然開動時，會向前倒；
D， 桌面上有一張十分光滑紙條，在紙條上放一隻雞蛋。當快速把紙條抽掉後，雞蛋仍留在桌面上。
4，下面哪兩個力是平衡力？：（ ）
A，用釣魚桿把釣到的魚從水裡加速拉上來時，拉力和魚的重力；
B， 汽車在平直道路上作勻速直線運動時，受到的牽引力和阻力；
C，用很大的力氣推箱子，箱子終於被推動了，人的推力和箱子受到的摩擦力；
D， 放在桌面上的電視機，電話機受到的重力和桌面受到的壓力。
5，下面哪種做法是為了減小摩擦？：（ ）
A，在鞋底、輪胎上刻有凹凸不平的花紋；B， 下雨天在泥濘的路面上撒些爐渣或沙子；
C，用滾動摩擦代替滑動摩擦；D， 增大壓力和增大接觸面之間的粗糙程度。
6，下面哪種說法是錯誤的？：（ ）
A， 帕斯卡概括出力學的慣性規律；B， 馬德堡半球的實驗表明存在大氣壓；
C， 阿基米德發現了浮力的計算方法；D， 托里拆利實驗測出了大氣壓強的值。
7，一個1牛頓的鉤碼，掛在彈簧秤鉤上，當鉤碼浸沒在水裡時，彈簧秤的示數是0.87牛頓，這個鉤碼受到水的浮力是：（ ）
A，0.13牛頓 ，B， 1.87牛頓；C， 0.87牛頓；D，1牛頓。
8，如圖所示，在裝有水的容器里，水對容器里a、b、c三點的壓強大小是：（ ）
A，水對a點沒有壓強； B， 水對c點沒有壓強；
C，水對a點的壓強最大，對b點的壓強最小；D， 水對b點的壓強最大，對a點的壓強最小。
9，把同一個小球放到三種密度不同的液體里，小球靜止時的情況如圖所示，那麼：（ ）
A，圖甲液體的密度最大；B， 圖乙液體的密度最大；
C，圖丙液體的密度最大；D， 圖甲跟圖乙的液體密度一樣大。
10，如圖，甲、乙、丙、丁是四個體積、形狀相同而材料不同的球，根據它們在水中靜止不動時的情況可以判定受到密度最小的是：（ ）
A，甲； B， 乙； C，丙； D， 丁。
11，下面關於杠桿的說法，正確的是：（ ）
A，硬的直棒就是杠桿；B， 等臂杠桿既不省力也不費力；
C，費力杠桿的動力臂比阻力臂長；D， 從支點到阻力作用點的連線叫阻力臂。
12，如圖所示，彈簧秤對杠桿拉力的力臂與鉤碼對杠桿拉力的力臂之比是5:2，彈簧秤讀數是4牛，杠桿重忽略不計，則鉤碼重：（ ）
A， 10牛；B， 4牛；C， 2.5牛；D，1.6牛。
13，分別用圖中所示的裝置甲和乙把同一重物吊到同一高度時：（ ）
A， 用裝置甲吊起重物比用裝置乙省力；
B， 用裝置乙吊起重物比用裝置甲省力；
B， 用裝置甲或裝置乙吊起重物所用拉力相同；
D， 用裝置乙吊起重物，動力移動的距離比用裝置甲小。
14，下列哪種情況不是重力做功？：（ ）
A，熟透了的蘋果從村上掉到地下；B， 飛機在高空作水平飛行；
C，豎直向上拋後的石塊直往下砸；D， 放進水池裡的玻璃球慢慢下沉。
15，對於使用滑輪組，下列說法中正確的是：（ ）
A，可以省力，但必須改變用力方向；B， 可以省力，但不能改變用力方向；
C，可以省力，同時有可省距離；D， 可以省力，同時可以改變用力的方向，但不能同時省距離。
16，做托里拆利實驗時，如果把玻璃管傾斜，在傾斜過程：（ ）
A，玻璃管中的水銀柱長度始終不變；B， 玻璃管中的水銀柱長度變大、豎直高度始終不變；
C，玻璃管中的水銀柱的長度和豎直高度都變大；D， 玻璃管中的水銀柱的長度不變、豎直高度變小。
17，下列工具中屬於省力的杠桿是：（ ）
A，鑷子； B，螺絲刀； C，理發剪刀； D，釣魚桿。
18，一木塊浮在水面時，有1/4的體積露出水面，若截去這露出水面的部分，則剩下的木塊將會：（ ）
A，全部浸沒在水中； B，有1/4的體積露出水面；
C，有一半露出水面； D，有3/4的體積露出水面。
19，如圖所示，杠桿OA的B點掛著一重物，A端用繩子吊在滑環M下，此時OA 恰好成水平，且A點與圓弧架PQ的圓心重合，那麼當滑環M從P點逐漸滑到Q點的過程中，繩子對A端拉力的大小將：
A，保持不變；B，逐漸增大；C，逐漸減少；D，由大變小再變大。
20，一個鐵盒漂浮在水面，當鐵盒傾斜後因進水而沉入容器的底部後，則：（ ）
A，容器內的水面將下降；B， 容器內的水面將升高；C，容器內的水面將不變；
D， 無法判斷水面高度的變化。
21, 把質量為2千克、體積為1.8分米3的物體放入水中，放手後這物體將會：
A、 上浮； B、不動； C、下沉； D、無法確定。
22，甲、乙兩人爬山比賽，已知兩人的體重之比為3:2，爬完相同的山，所用的時間之比是4: 3，則甲乙兩人的功率之比為：（ ）
A，1:2； B，2:1； C，8:9； D，9:8。
23，甲乙兩個機械，甲機械的效率是70%，乙機械的效率是50%，則：（ ）
A，使用甲機械做功省力；B， 使用乙機械做功多；C，使用甲機械做功快；D， 以上說法都不對。
24，用200牛頓的拉力，沿水平方向拉質量是100千克的大車和50千克的小車，它們都在力的方向上移動了10米，拉大車和小車所用的時間各不相同，則：
A，拉大車做功多； B，拉小車做功多；C，拉大車、小車做功一樣多；
D，拉大車、小車做功快慢相同。
三，計算題：（共15分）
1，體積是100厘米3、重2.65牛頓的鋁塊掛在彈簧秤上，當鋁塊全部浸沒在底面積為0 .2分米2的圓柱體容器里的水中時，水沒有溢出容器。求：
（1）彈簧秤的示數；
（2）由於鋁塊浸沒在水中，水容器底部增加的壓強。
2，如圖所示，杠桿處於平衡狀態，其中OA長1米，OB長0.25米，重物P重58.8牛，滑輪和杠桿的質量不計，求： （1）重物G重多少牛？（2）滑輪懸掛點D、C各受多大的力？
四，實驗題：（共10分）
1，在「測定滑輪組的機械效率」實驗中。（1），如圖所示，若動滑輪的物重為5N，
重物重為100N，則拉力至少為______ N（2），若把鉤碼勻速拉升10厘米，彈簧秤示數如圖所示，則拉力為_____ N；有用功為_______焦耳；總功為______焦耳；機械效率為_______。
2，在「研究杠桿平衡」的實驗中，按右圖所示，把鉤碼掛在杠桿兩邊，改變鉤碼的位置，使杠桿在水平位置平衡。
（1）根據上圖所示，用圖上的符號，寫出杠桿的平衡條件是________________________；
（2）根據杠桿的平衡條件，當杠桿平衡時，填寫下表中的空格：
動力（牛） 動力臂（厘米） 阻力（牛） 阻力臂（厘米）
0.98 4.0 8.0
1.47 2.45 6.0
2.0 1.96 4.0
五，問答題：（共5分）
跳遠時，要助跑一段路程，這對提高跳遠成績有什麼好處？為什麼？
參考答案：
一， 填空題：
1，物體、相互 2，沒有受到外力作用、靜止、勻速直線運動 3，壓力作用效果、1.96×105 4，760、1.013×105 5，壓力差、豎直向上 6，2. 94 7，作用在物體上的力、物體在力的方向上通過的距離 8，等於、等於 9，靜止、勻速直線運動 10，2、980 。
二， 選擇題：
1，B 2，D 3，C 4，B 5，C 6，A 7，A 8，D 9，C 10，C 11，B 12，A 13，B 14，B 15，D 16，B 17，B 18，B 19，D 20，A 21，C 22，D 23，D 24，C 。
三， 計算題：
1，（1） 1.67牛 （2）490帕 2，（1）117. 6牛 （2）29.4牛、235.2牛。
四，實驗題：
1，（1）21 （2）25、10、80% 2，（1）F1×L1=F2×L2 （2）1.96、10、3.92 。
五，問答題：
提示：助跑使運動員在踏板起跳前具有較大的速度，起跳後運動員由於慣性續向前運動，因此助跑速度越大，跳得越遠。
『貳』 誰能把物理「功」和「杠桿」這兩章節給我講一下，公式和計算方法，最好有題目！
杠桿的平衡條件 F1L1= F2L2 F1：動力 L1：動力臂
F2：阻力 L2：阻力臂
定滑輪 F=G物
S=h F：繩子自由端受到的拉力
G物：物體的重力
S：繩子自由端移動的距離
h：物體升高的距離
動滑輪 F= （G物+G輪）
S=2 h G物：物體的重力
G輪：動滑輪的重力
滑輪組 F= （G物+G輪）
S=n h n：通過動滑輪繩子的段數
機械功W
（J） W=Fs F：力
s：在力的方向上移動的距離
有用功W有
總功W總 W有=G物h
W總=Fs 適用滑輪組豎直放置時
機械效率 η= ×100%
一、功
知識點1功的概念
1.如果一個力作用在物體上,物體在這個力的方向上,這個力的作用就顯示出了成效,力學里就說力對這個物體做了功。
2.做功的兩個必要因素包括：一是,二是。只有同時滿足這兩個條件才做功,二者缺一不可。
總結
常見的幾種看似做功而實際沒有做功的情況:
1.物體靠慣性通過了一段距離。如推出去的鉛球,投擲出去的標槍。
2.有力作用在物體上,物體沒有移動距離。如搬石頭未搬動。
3.有力作用在物體上,物體也移動了一段距離,但力的方向與移動方向垂直。如:用手提著水桶水平運動。
知識點2功的計算和單位
3. (1)功的大小等於 和 的乘積。
(2)功的公式: 。其中F表示 ，W表示這個力(F)所做的功。
(3)在國際單位制中,功的單位是 ,符號是 ，1J= N·m。
4. 在水平地面上,小明和小麗一起拉重1000N的小車前進了5m,他們用的合力是500N,則拉力做的功是 J,重力做的功是 J。
知識點3功的原理
5.使用機械時,人們所做的功,都不會少於 做的功。也就是使用任何機械都 ,這個結論叫做功的原理。
隨堂作業基礎達標
1.判斷力對物體做功的關鍵是看物體在力的作用下是否沿力的方向 。
2.人們使用機械是為了 或 ,但不能省 。
3.如圖15-1-2所示的幾種情形中所提到的力沒有做功的是 。(填序號)
4. (易混點)關於功的概念,下列說法中正確的是 ( )
A.只要有力作用在物體上,力就對物體做功
B.物體只要移動了距離,這個力就一定做了功
C.有力作用在物體上,物體在力的方向上移動了距離,那麼這個力就對物體做了功
D.有力作用在物體上,物體又移動了距離,這個力就一定做了功
5. (重點)放學後,某同學背著重40N的書包沿水平路面走了200m,又登上大約10m高的四樓才回家,則他在回家的過程中,對書包做的功是( )
A. 0J B. 400J C. 200J D. 2400J
6. (難點)如圖所示的四輻圖中是小新提包回家的情景,小新提包的力不做功的是( )
7. (必考點)舉重運動員在比賽時,第一階段把杠鈴拿起並舉過頭頂,第二階段使杠鈴在空中靜止了3s。關於運動員對杠鈴做功的情況,下列說法正確的是( )
A.在第一階段內做了功
B.在第二階段內做了功
C.在兩個階段內一直都在做功
D.在兩個階段內一直都沒有做功
8.水是生命之源,中國廣大的農村很多地方農民仍用扁擔挑著水桶取水。某人每天從5m深的井中提起10桶水,並把這些水沿水平路挑到離水井200m遠的家中,如果每桶水的質量是20kg。(1)水桶從提上來到回到家中,此人每天至少做功多少焦? (水桶重忽略不計) (2)若此人把這10桶水挑到300m高的山坡上去澆樹,則他每天至少做功多少焦?
一、填空題
1.體育的發展離不開科技的支持。我國的運動員劉翔在110m欄比賽中穿的跑鞋就很輕。假如他一雙跑鞋的質量為50g,這樣他每次跨越1郾1m高的欄僅需對跑鞋做功 J。
2.如圖15-1-3是「向左走,向右走冶的漫畫,若在50s內,男孩提著重為15N的小提琴向左勻速走了100m,女孩用5N的水平拉力拉箱子向右勻速走了100m,他們中對物體做功的是 (選填「男孩冶或「女孩」)。
3. (易錯題)如圖15-1-4甲所示,小華同學用水平力F拉著木箱在水平方向上運動了距離L,則小華對木箱所做的功為W1,小莉同學沿如圖15-1-4乙所示的斜面用同樣大小的力F
拉著同樣的木箱在力的方向上也運動了距離L,小莉對木箱所做的功為W2,則W2 W1(選填「>」、「<」或「=」)。
二、選擇題
4. (中考題)林雨同學將掉在地上的物理課本拾回桌面,所做的功最接近於
A. 0.02J B. 0.12J C. 2J D. 20J
5. (生活應用題)如圖15-1-5所示,質量為m的跳高運動員先後用背越式和跨越式兩種跳高方式跳過某一高度,該高度比他起跳時的重心高出h,則他從起跳後至躍過橫桿的過程中克服重力所做的功( )
A.都必須大於mgh
B.都不一定大於mgh
C.用背越式不一定大於mgh,用跨越式必須大於mgh
D.用背越式必須大於mgh,用跨越式不一定大於mgh
6.下列機械中,能省功的是 ( )
A.扳手 B.天平 C.剪刀 D.以上三個均不省功
7.以下事例中,重力做功的是 ( )
A.冰球在水平的冰面上滾動
B.跳水運動員下落
C.皮劃艇在平靜的水面上快速滑行
D.人提著水桶在路面上行走
8.盤山公路總是修得盤旋曲折,因為 ( )
A.盤山公路盤旋曲折會延長爬坡的距離,根據斜面原理,斜面越長越省功
B.盤山公路盤旋曲折顯得雄偉壯觀
C.盤山公路盤旋曲折會延長爬坡距離,斜面原理告訴我們,高度一定時,斜面越長越省力
D.盤山公路盤旋曲折是為了減小坡度,增加車輛的穩度
9.水平地面上有一重為4N的足球,一個小孩用20N的力踢球,使球前進了30m,那麼小孩對球做功為( )
A. 120J B. 720J C. 600J D.條件不足,無法判斷
10. (創新題)小文同學採用如圖15 -1 -6所示的兩種不同的方式將同一貨物搬運到同一輛汽車上,其中說法正確的是( )
A.甲種方法克服重力做功多
B.乙種方法克服重力做功多
C.兩種方法克服重力做功一樣多,乙種方法更省力
D.兩種方法克服重力做功一樣多,甲種方法更省力
11.下列關於做功的說法,正確的是 ( )
A.人提著箱子站在地面上不動,手的拉力對箱子沒有做功
B.人把箱子從二樓提到三樓,手的拉力對箱子沒有做功
C.汽車在水平公路上勻速行駛,汽車所受的重力對汽車做了功
D.過山車向下運動的過程中,車上乘客所受重力對乘客沒有做功
三、實驗與探究題
12.在學習了功的原理後,為了驗證結論,小芳找來杠桿和動滑輪做實驗,記錄數據如下:
機械種類
提升重物做功
動力做功
物理（N）
高度（m）
功（J）
動力（N）
距離（m）
功（J）
杠桿
10
2
4
0.5
2
動滑輪
4
0.3
1.2
2.2
0.6
1.32
(1)將表中空著的部分填上;
(2)他發現提升重物做功和動力做功在動滑輪實驗中不相等,原因是: 。
四、計算題
13. (綜合題)電動自行車省力、環保,很受人們的喜愛。(1)小芳家離學校約4200m,騎電動自行車上學的路上約需14min,則她在騎車上學時的平均速度約是多大?
(2)若人和車共重900N,行駛時受到的平均阻力是人和車總重的0.04倍,求在上學路上電動自行車克服阻力所做的功。
參考答案：
課前作業———基礎預練
1.移動了一段距離
2.作用在物體上的力搖物體在這個力的方向上移動了距離
3. (1)力力的方向上移動的距離
(2) W=Fs作用在物體上的力搖物體這個力的方向上移動的距離
(3)焦耳J 1
4. 2500 0
5.不用機械時 不省功
隨堂作業———基礎達標
1.移動距離
2.省力搖省距離搖功
3.③
4. C提示:根據做功的兩個必要因素判斷。
5. B提示:因為某同學沿水平路面走了200m,這段時間內沒有做功,所以她回家過程中對書包做功W = Gh = 40N×10m=400J,故選B。
6. B提示:判斷一個力是否對物體做功,就是要判斷物體在力的作用下,是否在力的方向上移動了距離。A項將包提起來,提包的力大小等於包的重力,方向相反,並在力的方向上,高度增加了,因此力對包做了功; B項站在勻速行駛的車內,在力的方向上沒有距離的變化,所以沒有對包做功; C項中人提著包乘升降電梯,在力的方向上有距離的變化,因此力對包做功,同理, D項中力對包做功,故選B。
7. A
8.解: (1)由題意知,從井裡打水的過程中,人做了功;把水挑到100m遠的家中,這個過程中人沒有做功,由G=mg得,每桶水重G = mg = 20kg×9. 8N/ kg = 196N,拉力F = G,
每天打水做功為: W1=nGh1=10×196N×5m=9800J。
(2)由題意知,從井裡打水的過程中,人做了功;把水挑到山坡上,人又做了功,把水挑到山坡上人做的功W2=nGh2=10×196N×300m=5. 88×105J
W總=W1+W2=9800J+5. 88×105J=5.978×105J
『叄』 耳的分部,形態結構和功能
耳朵是人體的聽覺器官，它由外耳、中耳和內耳三部分組成。
外耳：外耳由耳廓和外耳道組成。耳廓位於頭顱兩側，狀如貝殼，有前後兩面，前面凸凹不平，耳廓以軟骨為支架，外覆皮膚，具有較好的形變性，耳廓主要起著收集聲音的作用。耳朵結構圖
外耳道連接耳廓和中耳，由外向內呈"S"狀彎曲，外1/3為軟骨部，內2/3為骨部，在成人全長約2.5-3.5 cm，小兒外耳道的長度依年齡的不同而有所差別。
外耳道對3000 Hz左右頻率的聲音有共振作用，並可使這些頻率的聲音提高10 dB左右。由於外耳道呈彎曲狀，並且小兒外耳道未完全發育，因此在窺視成人鼓膜時，必須將耳廓向後上提起，觀察小兒鼓膜時，應將耳廓向後下牽拉。
中耳：位於外耳和內耳之間，由鼓室、咽鼓管、鼓竇和乳突四部分構成。
鼓室：為一骨性腔體，三塊聽小骨包含其中。鼓室可被看成一個六面體，各面結構功能如下：
鼓室的外壁主要由鼓膜構成，鼓膜是很薄的膜性組織，在聲音的推動下可以產生振動，並將這種振動傳遞到與之相連的聽骨鏈（錘骨、砧骨和鐙骨），後者又通過位於中耳內壁上的前庭窗與內耳相連，聲音的能量就通過這種方式傳到內耳，刺激毛細胞產生生物電，再向聽覺中樞傳播 。
內壁的正中有一突出的結構叫鼓岬，在鼓岬的後上方有前庭窗（卵圓窗），是聽骨鏈將聲能傳入內耳的通道，在骨岬的後下方有圓窗（蝸窗），被一層薄膜封閉，對於完成聲能在內耳的傳遞有著非常重要的作用。鼓室的前壁有一開口，叫咽鼓管咽口，向內下通向咽鼓管，咽鼓管連接鼓室和咽部，在成人全長約3.5-4.0cm，具有調節中耳和外界大氣壓力的功能，如果出現狹窄或阻塞，也會導致傳導性聽力下降。
小兒的咽鼓管短、直、管徑寬，更趨於水平，咽部的感染更容易向中耳蔓延，因此小兒容易患中耳炎。
由於鼓膜的有效振動面積比鐙骨底板的面積大17倍，聽骨鏈又具有杠桿的作用，其長臂位於鼓膜一端，因此使得聲音從鼓膜傳到內耳淋巴液時，能量增加了將近30dB，彌補了聲音由空氣傳入液體時的損失。
綜上所述，可以看出中耳主要起著傳導和擴大聲音的作用。
內耳：結構非常復雜，由前庭、半規管和耳蝸三部分組成。
前兩部分負責平衡感覺，而後者與聽覺有關。
耳蝸的外型像一個蝸牛的殼，中間有一骨性的軸稱蝸軸，螺旋狀的骨管圍著蝸軸由下向上盤旋，共有兩周半或兩周半多一點，分別叫底周、中周和頂周，全長約30mm。在中空的骨性螺旋管又被骨組織和膜結構分成三個管腔，分別叫前庭階、中階（蝸管）和鼓階。
前庭階通過前庭窗與聽骨鏈聯系；鼓階隔著圓窗膜與鼓室相鄰；前庭階和鼓階中充滿著外淋巴。中階是一膜性結構的盲管，內部有內淋巴液，其中有與感受聲音有關的重要結構--螺旋器，我們常說的毛細胞就位於這個部位。
當聲音傳到內耳時，首先引起外淋巴的波動，繼而影響到中階和其中的內淋巴，從而刺激毛細胞產生生物電，後者沿著聽神經和聽覺傳導路向聽覺中樞傳導，聽覺中樞對接收到的信號進行分析和綜合，從而產生"聽"的感覺。
『肆』 功。功率。杠桿。滑輪所有定理公式
力與物體在力的方向上通過的距離的乘積稱為機械功（mechanical work)，簡稱功。功定義為力與位移的內積[1]。
其中，W 表示功，F 表示外力，而dx 表示與外力同方向的微小位移；上式應表示成路徑積分，a 是積分路徑的起始點，b 是積分路徑的終點。為了了解物體受力作用，經過一段距離後所產生的效應，而定義出
『伍』 電機、液壓機、油缸選擇
你可以通過網路找到這些廠家 直接咨詢 貨比三家 http://www.zzjiaodaiji.com/教你一招，譬如你可以搜索鄭州的相關廠家，問第一家的時候你也不用管他多少錢問了之後記住，到第二家繼續問，然後說我在那家問的多少錢 ......明白
『陸』 機械運動中的桿杠原理具體怎麼解釋
簡單機械
凡能夠改變力的大小和方向的裝置，統稱「機械」。利用機械既可減輕體力勞動，又能提高工作效率。機械的種類繁多，而且比較復雜。根據伽利略的提示，人們曾嘗試將一切機械都分解為幾種簡單機械，實際上這是很困難的，通常是把以下幾種機械作為基礎來研究。例如，杠桿、滑輪、輪軸、齒輪、斜面、螺旋、劈等。前四種簡單機械是杠桿的變形，所以稱為「杠桿類簡單機械」。後三種是斜面的變形，故稱為「斜面類簡單機械」。不論使用哪一類簡單機械都必須遵循機械的一般規律——功的原理。
杠桿
用剛性材料製成的形狀是直的或彎曲的桿，在外力作用下能繞固定點或一定的軸線轉動的一種簡單機械。其上有支點（用O表示），動力（F）作用點，阻力（W）作用點，杠桿的固定轉軸就是通常所說的「支點」，從轉軸到動力作用線的垂直距離叫「動力臂」，從轉軸到阻力作用線的垂直距離叫「阻力臂」。上述就是通常所講的三點兩臂。由於杠桿上三點的位置不同，即產生不同的受力效果。
杠桿原理
亦稱「杠桿平衡條件[1]」。要使杠桿平衡，作用在杠桿上的兩個力（動力和阻力）的大小跟它們的力臂成反比。動力×動力臂=阻力×阻力臂，用代數式表示為 F1· L1=F2·L2 簡單機械
式中，F1表示動力，L1表示動力臂，F2表示阻力，L2表示阻力臂。從上式可看出，欲使杠桿達到平衡，動力臂是阻力臂的幾倍，動力就是阻力的幾分之一。在使用杠桿時，為了省力，就應該用動力臂比阻力臂長的杠桿；如欲省距離，就應該用動力臂比阻力臂短的杠桿。因此使用杠桿可以省力，也可以省距離。但是，要想省力，就必須多移動距離；要想少移動距離，就必須多費些力。要想又省力而又少移動距離，是不可能實現的。
動力
任何機械，不論是簡單的還是復雜的，在工作時，總要受到兩種力的作用：一種是推動機械的力叫作「動力」動力是使杠桿轉動的力。另一種是阻礙機械運動的力叫作「阻力」阻力是阻礙杠桿轉動的力。動力可以是人力，也可以是畜力、風力、電力、水力、蒸汽壓力等，阻力除了我們要克服的有用阻力之外，還有一些是不可避免的無用阻力。
作用線
通過力的作用點沿力的方向所引的直線，叫作「力的作用線」。
動力臂
從支點到力的作用線的垂直距離叫「力臂」。從支點到動力的作用線的垂直距離L1叫作「動力臂」；從支點到阻力的作用線的垂直距離L2叫作「阻力臂」。如果把從動力點到支點的棒長距離作為動力臂，或把從阻力點到支點的棒長距離作為阻力臂，這種認識是錯誤的。這是因為對動力臂和阻力臂的概念認識不清所致。
阻力臂
見動力臂條。
轉動軸
轉動是常見的一種運動。當物體轉動時，它的各點都做圓周運動，這些圓周的中心在同一直線上，這條直線叫做「轉動軸」。門、窗、砂輪、電動機的轉子等都有固定轉軸，只能發生轉動，而不能平動。幾個力作用在物體上，它們對物體的轉動作用決定於它們的力矩的代數和。若力矩的代數和等於零，物體將用原來的角速度做勻速轉動或保持靜止。
三類杠桿
對杠桿的分類一般是兩種方法。第一種是以支點、阻力點和動力點所處的位置來分的；另一種是按省力或費力來區分的。無論怎樣來劃分，總離不開省力、費力、不省力也不費力這幾種情況。 簡單機械
機械利益
表示機械省力程度的物理量。機械雖然絕對不能省功，但可以省力。使機械作功的力稱為「動力」（F），阻礙機械作功的力稱為「阻力」（P）。使用機械的目的，在於使用很小的動力而與阻力平衡。所謂機械利益（A），就是機械的有用阻力（P）跟動力（F） 小於1。 機械利益>1時，省力費時，凡省力的機械，其機械利益必大於1。例如，獨輪車、鉗子、起子、省力的杠桿等都是省力的機械。機械利益=1時，不省力，也不費力。例如物理天乎。機械利益<1時，費力省時，例如竹夾、火鉗等。機械利益是由實際測得的有用阻力和動力的大小所決定。由於機械潤滑情況的不同，在克服同樣的有用阻力時，亦有所不同。機械潤滑得不好，無用阻力大，需要動力也大，機械利益就小些；機械潤滑得好，無用阻力小，需要的動力也小，機械利益就大些。新生產出的機器需要磨合，汽車出廠要用上一段時間，目的是使其摩擦阻力減小。但機器陳舊，機件磨損，又會增加阻力。
杠桿的應用
不同類型杠桿各具有不同的特點和用途。掌握了杠桿原理，就可根據需要有意識地選用不同類型的杠桿來使用。應明確：省力杠桿省力但要多移動距離，費力杠桿費力但省距離，等臂杠桿不省力也不省距離，又省力又省距離的杠桿是沒有的。有的杠桿是否省力或省距離，不是永恆不變的。根據使用情況的不同，會由省力變為省距離。例如，用鐵鍬鏟土，往車上裝土的過程都會有所改變。鏟土時支點在動力點及阻力點之間，在裝土時動力點在支點與阻力點之間。為此，在使用杠桿時應注意幾點： 1.解答杠桿問題時，必須根據題意畫出示意圖，在圖上標出杠桿的支點、動力作用線和阻力作用線。同時用線段標明動力臂和阻力臂的大小，再根據杠桿平衡條件，列出方程，進行計算。 2.力臂是一個重要的概念。力臂是從支點到力的作用線的垂直距離，不要理解為力臂是從支點到力的作用點的長度。動力和阻力都是指作用在同一杠桿上的力，而不是作用在重物或其他物體上的力。 3.畫杠桿示意圖的方法： （1）畫出杠桿：用粗直線表示直杠桿，用變曲的粗線表示曲杠桿。 （2）在杠桿轉動時找出支點，並在支點旁用箭頭表示杠桿轉動的方向。 （3）根據轉動方向判斷動力、阻力的方向。動力、阻力的作用點應畫在杠桿上，可用力的示意圖表示。 （4）用虛線表示力的作用線的延長線和力臂。 4.杠桿的平衡條件，適用於任意一個平衡位置上，所謂杠桿的平衡是指杠桿靜止不轉動或勻速轉動。
桿秤
它是測量物體質量的量度工具，是以提紐為轉動軸，根據杠桿平衡原理製造的。桿秤主要由秤桿、秤砣、秤鉤（或秤盤）等構成。如圖1-23所示。G表示桿秤的重力，B點是它的重點，未掛重物時若將 A點即為桿秤的「定盤星」。在秤鉤上加物W後，將秤砣從A點移到A' 力G相對應的刻度A'的位置。桿秤是我國勞動人民所發明並使用已久的測量工具，舊秤以斤，兩為單位計量，目前以千克計量。
力矩
又叫「轉矩」，是表示力對物體作用時，使物體發生轉動或改變轉動狀態的物理量。力矩是矢量。力矩的大小等於力與從轉軸到力的作用線的垂直距離之乘積。如果物體所受的力不在垂直於轉軸O的平面內，就必須把力分解成兩個分力：一個分力與轉軸平行；另一個分力是在轉動的平面內。只有轉動平面內的分力才可能改變物體的轉動狀態。因此，在力矩等於力跟力臂乘積的計算中，應理解力是在它的作用點的轉動平面內的分力。如這一點在力的作用線上，則力矩為零。如果若干個力同時作用在一個物體上，則合力矩是所有分力矩的代數和。一個處於平衡的物體，順時針方向力矩的和等於逆時針方向力矩的和，在國際單位制中，力矩的單位是米·牛頓。其方向用右手螺旋法則決定。在中學階段，因為只研究有固定轉軸的物體的平衡，力矩就只有兩種轉向。規定物體逆時針轉動的力矩為正，使物體順時針轉動的力矩為負。力矩愈大，使物體轉動狀態發生改變的效果就愈明顯。用大小相同的力推門時，力的作用點離轉軸愈遠，且方向垂直於門，力臂愈大，則推門愈省力。
力偶
大小相等、方向相反，但作用線不在同一直線上的兩個力叫作「力偶」。用雙手攻螺紋或用手旋鑰匙、水龍頭時，所施加的作用常是力偶。它能使物體發生轉動，或改變其轉動狀態。汽車駕駛員雙手轉動轉向盤時所施加的一對力就是一個力偶。力偶的轉動效果決定於力偶矩的大小。力偶矩等於其中任何一個力的大小和兩力作用線之間的垂直距離（力偶臂）的乘積。如圖1-24所示。如果作用力F的方向跟AB垂直，AB的長度等於d，那麼這個力偶的力偶矩（M）為： M=±Fd。 式中Fd為力偶矩的大小，符號用來表示力偶的轉向。規定力偶逆時針轉向取「+」，反之取「-」（也可規定，力偶順時針轉向取「+」，那麼力偶逆時針轉向就取「-」）。應注意：力偶中力的方向不跟AB垂直時，應像力矩那樣分解成垂直分量，再進行計算。力偶的轉矩（即力偶矩）和所繞著轉動的點無關。由於力偶的合力為零，它不能使物體產生位移，只能使物體發生轉動或改變物體的轉動狀態。
力偶矩
簡稱為「力偶的力矩」，亦稱「力偶的轉矩」。力偶是兩個相等的平行力，它們的合力矩等於平行力中的一個力與平行力之間距離（稱力偶臂）的乘積，稱作「力偶矩」，力偶矩與轉動軸的位置無關。力偶矩是矢量，其方向和組成力偶的兩個力的方向間的關系，遵從右手螺旋法則。對於有固定軸的物體，在力偶的作用下，物體將繞固定軸轉動；沒有固定軸的物體，在力偶的作用下物體將繞通過質心的軸轉動。
力偶臂
力偶之兩個力之間的垂直距離。見力偶條圖1-24所示。
輪軸
是固定在同一根軸上的兩個半徑不同的輪子構成的杠桿類簡單機械。半徑較大者是輪，半徑較小的是軸。從形式上看是圓盤，但從實質上看起來只有它們的直徑或半徑起力學作用。用R表示輪半徑，也就是動力臂；r表示軸半徑，也就是阻力臂；O表示支點。當輪軸在作勻速轉動時，動力×輪半徑=阻力×軸半徑，所以輪和軸的半徑相差越大則越省力。上式動力用F表示，阻力用W表示，則可寫成FR=Wr。 即利用輪軸可以省力。若將重物掛在輪上則變成費力的輪軸，但它可省距離。輪軸的原理也可用機械功的原理來分析。輪軸每轉一周，動力功等於F×2πR，阻力功等於W×2πr。在不計無用阻力時，機械的 日常生活中常見的轆轤、絞盤、石磨、汽車的駕駛盤、手搖卷揚機等都是輪軸類機械。
滑輪
滑輪是屬於杠桿變形的一種簡單機械，是可以繞中心軸轉動的，周圍有槽的輪子。使用時，根據需要選擇。滑輪可分為定滑輪、動滑輪、滑輪組、差動滑輪等。有的省力，有的可以改變作用力的方向，但是都不能省功。
定滑輪
滑輪的軸固定不動，它實質上是一個等臂杠桿。動力臂和阻力臂都是滑輪的半徑r，根據杠桿原理Fr1=Wr2。它的機械利益為 變了動力的方向，如要把物體提到高處，本應用向上的力，如利用定滑輪，就可以改用向下的力，因而便於工作。
動滑輪
滑輪的軸和重物一起移動的滑輪。它實質上是一個動力臂二倍於阻力臂的杠桿。根據杠桿平衡的原理Wr=F·2r，它的機械利 改變用力的方向。其方向是與物體移動的方向一致。
滑輪組
動滑輪和定滑輪組合在一起叫「滑輪組」。因為動滑輪能夠省力，定滑輪能改變力的方向，若將幾個動滑輪和定滑輪搭配合並而成滑輪組，既可以改變力的大小，又能改變力的方向。普通的滑輪組是由數目相等的定滑輪和動滑輪組成的。而這些滑輪或者是上下相間地坐落在同一個輪架（或叫「輪轅」），或者是左右相鄰地裝在同一根軸心上。繩子的一端固定在上輪架上，即相當於系在一個固定的吊掛設備上，然後依次將繩子繞過每一個下面的動滑輪和上面的定滑輪。在繩子不受拘束的一端以F力拉之，被拉重物掛在活動的輪架上。對所有各段繩子可視為是互相平行的，當拉力與重物平衡時，則重物W必平均由每段繩子所承擔。若有n個定滑輪和n個動滑輪時， 且為勻速運動時，則所需之F力的大小仍和上面一樣。因此，在提升重物時才能省力。其傳動比乃為F∶W=1∶2n。注意，在使用滑輪組時，不能省功，只能省力，但省力是以多耗距離（即行程）為前題的。 前邊所分析的定滑輪、動滑輪以及滑輪組，都是在不計滑輪重力，滑輪與軸之間的摩擦阻力的情況下得出的結論。但在使用時，實際存在輪重和摩擦阻力，所以實際用的力要大些。
差動滑輪
即鏈式升降機，是一種用於起重的滑輪組。上面是由兩個直徑不同裝在同一個軸上的圓盤A、B組成的定滑輪。下面是一個動滑輪，用鐵索與上面的定滑輪聯結起來而成滑輪組。若大輪A的半徑是R，小輪B的半徑是r，如圖1-25所示。當動力F拉鏈條使大輪轉一周，動力F拉鏈條向下移動了2πR，大輪捲起鏈條2πR，此時小輪也轉動一周，並放下鏈條長2πr於是動滑輪和重物W上升的高度為 由於2R大於（R-r），差動滑輪的機械利益大於1，若提高機械利益，可加大兩輪的半徑同時縮小兩輪間的半徑差。這種機械，亦稱「葫蘆」，有手動，也有用電來驅動的。鏈條是閉合的，為防止滑輪和鏈條間的滑動，滑輪上有齒牙與鏈條配合運動。
斜面
簡單機械的一種，可用於克服垂直提升重物之困難。距離比和力比都取決於 簡單機械
傾角。如摩擦力很小，則可達到很高的效率。用F表示力，L表示斜面長，h表示斜面高，物重為G。不計無用阻力時，根據功的原理。得 FL=Gh。實驗證明，沿著光滑斜面向上拉重物數學要的拉力F小於重物的所受的重力G，即利用斜面可以省力，當斜面高度一定時，長度L不同的斜面所需的拉力也不同：L越長，F越小，越省力 傾角越小，斜面越長則越省力，但費距離。
螺旋
屬於斜面一類的簡單機械。例如螺旋千斤頂可將重物頂起，它是省力的機械。千斤頂是由一個陽螺旋桿在陰螺旋管里轉動上升而將重物頂起。根據功的原理，在動力F作用下將螺桿旋轉一周，F對螺旋做的功為F2πL。螺旋轉一周，重物被舉高一個螺距（即兩螺紋間豎直距離），螺旋對重物做的功是Gh。依據功的原理得 很小的力，就能將重物舉起。螺旋因摩擦力的緣故，效率很低。即使如此，其力比G/F仍很高，距離比由2πL/h確定。螺旋的用途一般可分緊固、傳力及傳動三類。
齒輪和齒輪組
兩個相互咬合的齒輪，在它們處於平衡狀態時，不省力，因為齒輪的實質是兩個等臂杠桿，所以咬合的齒輪不省力，只省圈數。
劈
亦稱「尖劈」，俗稱「楔子」。它是簡單機械之一，其截面是一個三角形（等腰三角形或直角三角形）。三角形的底稱作劈背，其他兩邊叫劈刃。施力F於劈背，則作用於被劈物體上的力由劈刃分解為兩部分，如圖1-26所示。P是加在劈上的阻力，如果忽略劈和物體之間的摩擦力，利用力的分解法，知P與劈的斜面垂直，P的作用可分成兩個分力：一個是與劈的運動方向垂直，它的大小等於P·cosα，對運動並無影響；另一個是與劈的運動方向相反的，它的大小等於P·sinα，對運動起阻礙作用。所以，當F=2P·sinα時劈才能前進，因而P與F大小之比等於劈面的長度和劈背的厚度之比，因此劈背愈薄，劈面愈長，就愈省力。劈的用途很多，可用來做切削工具，如刀、斧、刨、鑿、鏟等；可用它緊固物體，如鞋楦榫頭，斧柄等加楔子使之漲緊；還可用來起重，如修房時換柱起梁等。
功
是描述物體狀態改變過程的物理量，能量變化的量度。功的概念來源於日常生活中的「工作」一詞。在物理學中，它有特殊的含義。當物體在恆力F的作用下，力的作用點的位移是S時，這個功就等於力跟距離的乘積。對初中學生來說，只要明確「在力的作用下，物體沿力的方向通過了一段距離，那麼這個力就對物體做了功」，這是指物體在恆力作用下，沿力的方向作單向直線運動的情況，所以對功的計算可用公式W=FS。當物體在恆力作用下，作非單向直線運動，如豎直上拋運動、平拋運動、斜拋運動等等，物體受力方向和運動方向不一定是一致時，對功的理解應加深為「力對物體所做的功，等於力的大小、力的作用點的位移大小，力和位移間夾角的餘弦三者之乘積」即W=FScosα。式中W表示外力F對物體所做的功，S表示物體移動的路程，α表示F與S之間的夾角。根據公式研究力對物體做功的一些情況： 1.當α=0°時，W=FS，力對物體做正功； 2.當0°<α<90°時，1>cosα>0，則力F的有效分力Fcosα和物體的運動方向一致，力F對物體做正功； 3.當α=90°時，cosα=0，則W=0，此時力F對物體不做功； 4.當180°>α>90°時，-1<cosα<0，則W<0，即W為負值。在這種情況下F對物體做負功，也可說成物體克服阻力F做功； 5.當α=180°時，則W=-FS，這時力F對物體做負功，或者說成物體克服阻力F做功。 必須注意：在研究有關「功」的問題時，應分清有沒有做功，誰在做功。功是一個只有大小而沒有方向的物理量，它是標量而不是矢量。至於正功和負功，不過是區別外力對物體做功還是物體克服阻力做功，或用來表示力與路程同向還是反向，並不是功有方向性。 功是力對空間的累積效應。力對物體做功，使物體發生位置或運動狀態的改變，因而也就發生了機械能的改變。功即是反映在這一過程中，物體機械能改變多少的物理量。在力學中功的狹義概念僅指機械能轉換的量度；而在物理學中功的廣義概念指除熱傳遞外的一切能量轉換的量度。所以功也可定義為能量轉換的量度。一個系統總能量的變化，常以系統對外做功的多少來量度。能量可以是機械能、電能、熱能、化學能等各種形式，也可以多種形式的能量同時發生轉化。功的單位和能量單位一樣，在國際單位制中，都是焦耳。 計算變力做功是把運動的軌跡分成許許多多無限小的小段，在每個小段內，可以把力看作為恆力，按恆力做功的定義來計算在各個小段內所做的功，最後把各個小段的功加起來，就是變力做的功，即A=ΣFi·ΔSi，如果力和位移都是連續的，則可用積分法計算，
功的原理
亦稱「機械功的原理」。即動力對機械所做的功等於機械克服阻力所做的功。也就是說利用任何機械都不能省功。動力功W動，又稱輸入功或總功。阻力功W阻，包括克服有用阻力所做的W有用（又稱輸出功）和克服無用阻力所做的W無用（又稱損失功），即W動=W阻=W有用+W無用。也可寫成W輸入=W輸出+W損失。功的原理是機械的基本原理。要省力就要多移動距離，要少移動距離就要多用力，使用任何機械都不能省功。在機械做功過程中，只有在不存在無用阻力，機械本身作勻速運動的理想情況下，有用功才等於總功，效率為100%。事實上，必然存在無用阻力，效率一定小於100%，也就是說使用任何機械，在實際情況下總是費功的。應明確，只有在理想情況下，有用功才等於總功。
正功
作用力的方向和力的作用點的位移方向之夾角小於90°且大於或等於0°時（即α為銳角），根據公式作用力A做正功。當力F與位移S夾角α=0°時，W=FScos0°=FS，F做最大正功；0°<α<
負功
當作用力方向與力的作用點位移方向夾角大於90°且小於或等於180°時，這時cosα<0，根據公式功為負。力對物體作負功-A就代表受力作用的物體克服阻力作了正功A。這兩種說法描述的是同一物理過程。例如，空氣壓縮機中空氣對活塞作負功，也可以說成是活塞克服空氣的壓力作正功。又如，汽車緊急制動，車輪停止轉動，輪胎在地面上滑動，這時摩擦力對汽車作負功，反過來也可以說汽車克服摩擦力作正功。
功率
功跟完成這些功所用時間的比值叫做「功率」。最初定義功率為「單位時間里完成的功」，它是指做功快慢不變的情況，初中學生易於掌握。「功跟完成這些功所用時間的比值」這一定義功率，對於做功快慢不變的情況，既表示平均功率，又表示即時功率。對於做功快慢不均勻的情況，如時間取得長些，則為平均功率；時間趨於零，這一 率，只能表示機器在一段時間t內的平均功率。而由公式P=Fv計算出來的功率就有了不同的含義。若速度v代表平均速度，那麼P代表平均功率，如果v代表即時速度，那麼P就代表機器在某瞬時的即時功率。 公式中力是一個矢量，速度也是一個矢量，而功率卻是一個標量。 方法，一為「標積」；一為「矢積」。兩矢量的「標積」為一標量，其大小（к）為兩矢量的大小和兩矢量夾角的餘弦的乘積，用公式表示為 式P=Fv中，實際上P應為 矢量和 矢量的標積，即 所以得到的功率P應為一標量。 關於公式P=Fv，中F與v成反比的關系，應明確，不能脫離具體條件，防止得出謬誤的結果。因為機器的牽引力要受速度的限制，又受機器的構造、運轉條件等限制，任何機器在設計製造時，已規定了它的正常功率和最大作用力。超過最大作用力范圍，牽引力和速度成反比這一關系就不能適用。另一方面也不能使機器的牽引力趨近於零，而使機器的速度無限制地增加。因為任何機器在工作時要受到阻力作用，阻力還與機器運轉的速度有關。即使在沒有負載的情況下，機件間的摩擦阻力仍然存在。為維持機器的運轉，發動機的牽引力不能小於它所受的阻力。因而它的速度也不能無限增加。因此，任何機械在有一定的最大輸出功率的同時，還具有一定的最大速度和最大作用力。 功率的常用單位是瓦特（焦耳/秒），簡稱瓦，單位符號W。瓦特這個單位較小，技術上常用千瓦做功率的單位。過去還有爾格/秒、牛頓·米/秒、千克力·米/秒。 間t內的平均功率。當物體受恆力作用時也可表示為P=F 。式中 表示某段時間的平均速度。平均功率隨所取的時間不同而不同，因此在談到平均功率時，一定要指出是哪一段時間內的平均功率。參閱功率條。
即時功率
即「瞬時功率」，簡稱功率。描述機械在某一瞬間作 物體運動即時速度的乘積。作平均速度時，P當然代表平均功率，如果作即時速度，那麼P就代表機械在某瞬時的即時功率。當作勻速運動時，即時功率和平均功率相同 杠桿概念：當動力點離支點的距離小於阻力點離支點的距離時，省力。 當動力點離支點的距離大於阻力點離支點的距離時，費力。 當動力點離支點的距離等於阻力點離支點的距離時，不省力也不費力。
編輯本段分類法
第一種分類法
第一類杠桿：是動力F和有用阻力W分別在支點的兩邊。這類杠桿 不省力也不費力。例如，剪金屬片用的剪刀，刀口很短，它的機械利益遠大於1 。這是因為金屬板很硬，刀口短，刀把長，即動力臂大於阻力臂，可以少用力。屬於這種情況的杠桿還有克絲鉗等。家庭裁衣剪布用的剪刀，把與刃基本是等長的，即動力臂等於阻力臂，屬於不省力也不費力的類型。因為布的厚度較薄，不需太大的力，剪布要直故刀口要長些，為此用力不大，布剪的也直。屬於這種類型的還有物理天平。又如理發用的剪刀，刀口很長，即動力臂小於阻力臂，它的機械利益小於1。這是因為剪發本來不需要多大的力，刀口長一些，能夠剪得快一些和齊一些。 第二類杠桿：是支點和動力點分別在有用阻力點的兩邊。這類杠桿的動力臂大於阻力臂，其機械利益總是大於1，所以總是省力的。例如，用鍘刀鍘草、獨輪車等都是這類杠桿。 第三類杠桿：是支點和有用阻力點分別在動力點的兩邊，這類杠桿的動力臂小於阻力臂，其機械利益總是小於1，所以總是費力的。例如，縫紉機的腳踏板、夾食品的竹夾子都屬於這類杠桿。
第二種分類法
第一類杠桿：是省力的杠桿，即動力臂大於阻力臂。例如，羊角錘、木工鉗、獨輪車、汽水板子、鍘刀等等。 第二類杠桿：是費力的杠桿，即動力臂小於阻力臂。如鑷子、釣魚桿、理發用的剪刀。 第三類杠桿：不省力也不費力的杠桿，即動力臂等於阻力臂。其機械利益等於1。如夭平、定滑輪等。
『柒』 中耳聽小骨杠桿作用詳解
一般耳模面積和鐙骨地板比未17，差不多增加17倍，杠桿作用增加1.3倍，差不多是22.1倍，實際聲音增加27Db
『捌』 中耳傳音為什麼振幅減小
人可以辨別相當大范圍的各種聲音，例如，區分交響樂的復雜性、談話的柔和程度等。聽覺感受器是耳，由外耳、中耳和內耳三個部分組成，耳的適宜刺激是一定范圍內的聲波振動。聲波通過外耳、中耳等傳音裝置到達耳蝸後引起淋巴液和基底膜的振動，使耳蝸的感音裝置即科蒂器官中的毛細胞產生興奮，將聲波振動的機械能轉變成為聽神經纖維上的神經沖動。這些神經沖動以特定的頻率和組合形式編碼聲音信息，傳送到大腦皮層聽覺中樞產生聽覺。
一、耳的聽閾和聽域
(Auditory threshold and audible area)
人耳能夠感受到的聲波振動頻率在16～20 000Hz之間。每種聲波振動頻率都有一種剛好能夠引起聽覺的最小振動強度，稱為聽閾(hearing threshold)。當振動強度在聽閾以上繼續增加時，聽覺的感受也相應增強，當振動強度增加到某一限度時，引起的不僅僅是聽覺，也會產生鼓膜的疼痛感覺，此限度稱為最大可聽閾。如果將每種頻率本身具有的聽閾和最大可聽閾繪製成坐標圖，就可以得到耳對聲波振動頻率和強度的感受范圍，見圖10-15。圖中下方曲線表示不同頻率振動的聽閾，上方曲線表示最大可聽閾，兩者所包含的面積稱為聽域。正常人耳所能感受到的聲波振動頻率和強度值都應在聽域的范圍之內。其中最為敏感的頻率范圍是1 000～3 000Hz，日常語言的頻率范圍較此略低，語音的強度為中等強度，也在聽閾和最大可聽閾之間。
二、外耳和中耳的傳音作用
(Sound transmission in the external or in the middle ears)
（一）耳廓和外耳道的集音作用和共鳴腔作用
外耳由耳廓和外耳道組成。來自前方和側方的聲音可以直接進入外耳道，而且耳廓的形狀有利於聲波能量的聚集，引起較強的鼓膜振動；來自後方的聲音可以被耳廓遮擋，音感較弱。因此，稍稍轉動頭的位置，根據兩耳聲音強弱的輕微變化，可以判斷聲源的位置。
外耳道長約2.5cm，是聲波傳導的通路。作為一個共鳴腔，它的最佳共振頻率大約在3 500Hz附近；當聲音由外耳道傳到鼓膜時，其強度可以增加約10倍。
（二）鼓膜和中耳聽骨鏈的增壓效應
中耳包括鼓膜、鼓室、聽骨鏈、中耳小肌和咽鼓管等主要結構。鼓膜、聽骨鏈和內耳卵圓窗之間的聯系構成了聲音從外耳傳向耳蝸的有效通路（見圖10-16）。到達外耳道的聲波以空氣為振動介質；經鼓膜和聽骨鏈到達卵圓窗膜時，振動介質轉變成為固體的生物組織。由於不同介質的聲阻抗不同，理論上當振動在這些介質之間傳遞時，能量衰減極大，估計可達99%或者更多。從鼓膜到卵圓窗膜之間的傳遞系統具有特殊力學特性，振動經中耳傳遞時發生了增壓效應，補償了因為聲阻抗不同造成的能量耗損。
鼓膜是一個圓錐形的膜性結構，圓錐的角度在人類約130°，面積約50～90mm2，厚度約0.1mm。呈頂點朝向中耳的漏斗型，空腔面朝下，而且面向外耳道。漏斗形的膜中央內側與錘骨柄相連。鼓膜就像電話機受話器中的振膜，是一個壓力承受裝置，具有良好的頻率響應和較小的失真度，可以將振動傳遞給位於漏斗尖頂處的錘骨柄。頻率小於2 400Hz的聲波振動作用於鼓膜時，可以通過鼓膜復制振動頻率。在此期間，鼓膜的振動與聲波振動的頻率自始至終相同，很少殘余振動。
聽骨鏈的錘骨、砧骨及鐙骨依次相連，錘骨柄附著在鼓膜的中心處，砧骨居中，將錘骨和鐙骨連接起來，使三塊聽小骨形成一個兩臂之間呈固定角度的杠桿。錘骨柄為長臂，砧骨長突為短臂，見圖10-16。這樣的杠桿系統支點剛好在整個聽骨鏈的重心上，能量傳遞過程中惰性最小，效率最高。鼓膜振動引起錘骨柄內移時，砧骨長突和鐙骨亦和錘骨柄作同方向的內移。
聲波經鼓膜、聽骨鏈到達卵圓窗膜時，其振動壓強增大的現象稱為中耳的增壓效應。形成這種增壓效應的主要原因之一是由於鼓膜的面積和卵圓窗的面積大小具有明顯的差別。鼓膜的面積約55mm2，與卵圓窗膜相連的鐙骨底板的面積約3.2mm2。假設聽骨鏈傳音時總壓力不變，作用於卵圓窗膜上的壓強增大約17.2倍(55?3.2)。原因之二是聽骨鏈中錘骨柄較長，杠桿長臂和短臂之比約為1.3:1，在短臂端的壓力將增加1.3倍。通過計算，整個中耳傳音過程中的增壓效應為22.4倍(17.2′1.3)。
中耳內的鼓膜張肌和鐙骨肌的活動也與中耳傳音功能有關。例如，當鼓膜張肌收縮時，可以使錘骨柄和鼓膜向內牽引，增加鼓膜緊張度；鐙骨肌收縮時，使鐙骨腳板向外後方移動。強烈的聲響或氣流經過外耳道，以及角膜和鼻黏膜受到機械刺激時，可以反射性地引起這兩塊小肌肉收縮，使鼓膜緊張，各聽小骨之間的連接更為緊密，聽骨鏈傳遞振幅減小，阻力增大，最終引起中耳的傳音效能減弱。此項反射的生理學意義在於阻止較強的振動傳到耳蝸，對感音裝置具有一定的保護作用。由於聲音引起中耳肌發生反射性收縮的潛伏期需要40～80ms，因此，遭遇突然發生的爆炸聲刺激時，此反射對感音裝置的保護作用不大。
（三）咽鼓管的功能
咽鼓管又稱為耳咽管，連通鼓室和鼻咽部，鼓室內空氣通過咽鼓管與大氣相通，故咽鼓管可以平衡鼓室內空氣和大氣之間有可能出現的壓力差，對於維持鼓膜的正常位置、形狀和振動性能有著重要的意義。咽鼓管阻塞時，鼓室氣體被吸收，鼓室內壓力下降，引起鼓膜內陷。當鼓室內的壓力仍然處於初始狀態，而外耳道壓力首先發生變化時，鼓膜內外形成明顯的壓力差。這種情況在飛機的突然升降或潛水時經常發生，如果不能通過咽鼓管使鼓室內壓力和外耳道壓力（或大氣壓力）取得平衡，就會在鼓膜兩側出現巨大的壓力差。一旦這種壓力差達到9.33～10.67kPa(70～80mmHg)，將引起鼓膜劇烈疼痛；壓力超過了24kPa(180mmHg)時，有可能造成鼓膜破裂。通過吞咽、打哈欠或噴嚏等動作可以使咽鼓管管口暫時開放，有利於氣壓的平衡。
三、耳蝸的感音換能作用
(Signal transmission in the cochlea)
耳蝸的生理功能是將傳到耳蝸的機械振動能量轉變成為聽神經纖維的神經沖動。其中，一個關鍵的因素是耳蝸基底膜的振動刺激了基底膜表面的毛細胞，引起耳蝸內發生各種過渡性的電變化，最終導致毛細胞底部的傳入神經纖維產生動作電位。
（一）耳蝸的結構
耳蝸是一條由骨質的管道圍繞一個骨軸盤旋 ~ 周而形成。在耳蝸管的橫斷面上，可以見到斜行的前庭膜和橫行的基底膜將管道分隔成為三個腔，分別稱為前庭階、鼓階和蝸管（圖10-17）。在耳蝸底部，前庭階與卵圓窗膜相接，內充外淋巴，鼓階與卵圓窗膜相接，也充滿外淋巴。在耳蝸頂部，鼓階與前庭階中的外淋巴相交通。蝸管是一個盲管，充滿內淋巴，基底膜上的螺旋器（又稱科蒂器）浸浴在內淋巴中。螺旋器的構造十分復雜，蝸管的橫斷面上靠蝸軸一側有一行縱向排列的內毛細胞；蝸管的靠外側有3～5行縱向排列的外毛細胞。此外，還有其他的支持細胞和存在於這些細胞間的較大間隙，包括內、外隧道和Nuel間隙。這些間隙中的液體成分和外淋巴一致，與蝸管中的內淋巴不相交通，但可以通過基底膜上的小孔與鼓階中的外淋巴相交通。這樣的結構使得毛細胞的頂部接觸到蝸管中的內淋巴，而毛細胞的周圍和底部則接觸到外淋巴。每一個毛細胞的頂部表面，有上百條排列整齊的聽毛，其中較長的一些聽毛埋植在蓋膜的凍膠狀物質之中，有些則僅與蓋膜接觸。蓋膜的內側連接耳蝸軸，外側游離在內淋巴中。
（二）基底膜的振動和行波理論
基底膜全長約33mm，具有相同的直徑和機械特性。有人將基底膜形容成一個聲音頻率的機械分析裝置，說明它在耳蝸的感音換能功能形成中起著關鍵作用。當聲波振動通過聽骨鏈到達卵圓窗時，壓力變化立即傳給耳蝸內的淋巴液和膜性結構；如果卵圓窗膜內移，前庭膜和基底膜則下移，最終引起鼓階的外淋巴液壓迫圓窗膜外移；相反，當卵圓窗膜外移時，整個耳蝸內結構作反方向的移動，形成振動。觀察表明，基底膜的振動是以行波(traveling wave)的方式進行的，即內淋巴振動首先引起靠近卵圓窗處的基底膜振動，其波動以行波的形式沿基底膜向耳蝸的頂部方向傳播，就象人在抖動一條綢帶時，行波沿綢帶向遠端傳播一樣。
耳蝸是如何分析不同頻率的聲音呢？不同頻率的聲波振動引起的行波通常是從基底膜的底部，即靠近卵圓窗膜處開始的。當聲波的振動頻率變化時，行波傳播的距離和最大行波出現的部位有所不同。振動頻率愈低，行波傳播愈遠，最大振幅行波出現的部位愈靠近基底膜頂部，當出現最大振幅後行波迅速消失，不再繼續傳播；相反，高頻率聲波引起的基底膜振動，僅僅局限於卵圓窗附近。
由於基底膜的某些物理性質，不同頻率的聲波振動常常可以引起不同形式的行波傳播。基底膜的長度較耳蝸管短，頂部相對薄和鬆散，底部相對厚和緊綳，靠近卵圓窗處的寬度約0.04mm，以後逐漸加寬，基底膜上螺旋器的高度和重量，也隨著基底膜的加寬而變大。因此，愈靠近耳蝸底部的基底膜，共振頻率愈高，愈靠近頂部，共振頻率愈低。使得低頻振動引起的行波向頂部傳播時阻力較小，而高頻振動引起的行波僅僅局限在耳蝸底部附近。
耳蝸之所以能夠區分不同振動頻率的聲波，是因為不同頻率的聲音可以引起不同形式的基底膜振動。動物實驗和臨床研究證實，耳蝸底部受損時主要影響高頻聽力；耳蝸頂部受損時主要影響低頻聽力。可以想像，每一種聲波的振動頻率在基底膜上都有一個特定的行波傳播范圍和最大振幅區域(圖10-18)，相應的毛細胞和聽神經纖維會受到最大的刺激，將聲波振動的機械能轉變成為聽神經纖維上不同組合形式的神經沖動，到達聽覺中樞的不同部位，引起不同音調的聽覺。
基底膜的振動如何使毛細胞受到刺激？如圖10-17所示，毛細胞頂端的聽毛有些埋在蓋膜的膠狀物中，有些和蓋膜的下面相接觸。由於蓋膜、基底膜與蝸軸骨板的連接點不在同一水平，當行波引起基底膜振動時，基底膜的振動軸和蓋膜的振動軸不一致，兩種膜之間產生一個橫向的交錯移動，使聽毛受到一個切向力的作用而彎曲，促使聲波振動的機械能向生物電能轉化過程的發生。
（三）耳蝸的生物電現象
當耳蝸未受刺激時，將一個電極放在鼓階外淋巴液中，接地並保持零電位，另一個測量電極置於蝸管的內淋巴液中，可以記錄到＋80mV左右的電位差，也稱為內淋巴電位(endolymphatic potential)或者耳蝸內電位(endocochlear potential)。由於存在內淋巴電位，測得的毛細胞頂端和周圍部分的靜息電位幅度不一樣。例如，毛細胞頂端膜外為內淋巴，內淋巴電位為＋80mV。倘若將上述測量電極的尖端刺入毛細胞膜內，設膜外電位為零時，毛細胞膜內電位為－70～－80mV，實際上毛細胞頂端膜內外的電位差應當是160mV。毛細胞的周圍部分浸浴在外淋巴液中，膜內外的電位差只有80mV左右。實驗證實，內淋巴中正電位的產生和維持，與蝸管外側壁處的血管紋結構的細胞活動有直接關系，而且對缺氧十分敏感。由於血管紋細胞膜上存在具有ATP酶活性的"鈉泵"，可以分解ATP提供大量的能量，並將血漿中的K＋泵入內淋巴液，將內淋巴液中的Na＋泵入血漿，被轉運的K＋數量超過了Na＋數量，使內淋巴液中含有大量的K＋，因而保持了較高的正電位。缺氧時，ATP的生成和Na＋泵的活動出現障礙，難以維持內淋巴液的正電位。
受到聲音刺激時，耳蝸及其附近結構可以記錄到一種具有交流性質的電變化，稱為微音器電位(microphonic potential)，見圖10-19。微音器電位的特點是：在一定的范圍內，微音器電位的頻率和振幅與聲波振動完全一致；潛伏期小於0.1ms；沒有不應期；對缺氧和深麻醉相對不敏感；聽神經纖維變性時仍然存在。耳蝸的功能如同對一個電話機的受話器或麥克風（即微音器）發聲時，可以將聲波振動轉變成為波形類似的音頻電信號一樣。實驗中，對著動物的耳廓講話或者唱歌，將銀球狀電極電端與圓窗膜接觸，記錄到的生物電活動經過放大後，連接到一個揚聲器，揚聲器發出的聲音與講話或者唱歌的聲音相同。說明，耳蝸起著類似微音器的作用，能夠將聲波振動轉變成為相應的音頻電信號。
用微電極進行細胞內記錄時發現，微音器電位是聲波振動刺激引起多個毛細胞感受器電位的復合；對於單個毛細胞的跨膜電位而言，聽毛只要發生0.1°的角位移，就可以引起毛細胞出現感受器電位。動物實驗證實，當內耳毛細胞頂部的聽毛受到切向力作用產生不同的方向彎曲時，存在於頂部膜中的機械門控通道功能發生相應的改變。如果導致陽離子內流或內向電流的形成則引起細胞膜去極化；如果內向離子流停止並有外向離子流則引起細胞膜超極化。所以，膜電位變化的方向與聽毛受力的方向有關，電位既可以是去極化式的，也可以是超極化式的，可以用來解釋微音器電位的波動與聲波振動的頻率和幅度相一致的現象。內耳的螺旋器含有毛細胞和多種支持細胞。每個耳蝸大約有近16 000個毛細胞，由30 000條聽神經的傳入纖維所支配，經聽神經將聽覺信息傳遞到腦內。毛細胞又分為內毛細胞(inner hair cells)和外毛細胞(outer hair cells)。如圖10-21所示，大約3 500個內毛細胞在近螺旋器的軸心處排列成單行，而大量的傳入神經纖維的軸突末梢終止在內毛細胞；大約由12 000個外毛細胞在遠離螺旋器的軸心處排列成三到四行，由少數小直徑的傳入纖維末梢所支配，但是大部分來自上橄欖復合體的傳出纖維軸突末梢終止在外毛細胞處。一般認為，內毛細胞的作用是將不同頻率的聲波振動轉變成為傳入神經纖維的神經沖動，向中樞傳遞。而外毛細胞在受刺激時可以發生細胞體形的快速改變，膜的超極化反應可以使細胞延長，去極化反應可以使細胞縮短，該現象也與外來聲音振動頻率和振幅同步。很可能，這種細胞體形的改變可以增強基底膜的振動，對該處的行波起到放大作用，同時也可以提高局部內毛細胞對相應振動頻率的敏感性。
四、聽神經動作電位
(Action potential in auditory nerve)
圖10-19所示的聽神經動作電位N1、N2、N3 ××××××是一種復合動作電位。用不同頻率的純音刺激耳蝸，然後分析不同的單一聽神經纖維的放電特性和聲音頻率之間的關系時發現，如果聲波振動的強度足夠大，同一神經纖維可以對一組相近頻率的純音刺激發生反應。如果逐漸減小聲波振動的強度，其它的刺激頻率因為強度太弱而無法產生反應時，仍然可以找到該纖維的一種最佳反應頻率。每一條單一纖維的最佳頻率的高低，決定於該纖維末梢在基底膜上的分布位置，這一部位正好是該頻率聲波引起最大振幅行波的所在位置。結果證實：當某一頻率的聲波強度較弱時，少數對該頻率最敏感的神經纖維將神經沖動向中樞傳遞，如果增大該頻率的聲波振動強度，還能引起更多的相近最佳反應頻率的神經纖維也發生興奮，有更多的神經纖維參與到這一聲音的信息傳遞中來，共同將此聲音的頻率和強度信息傳遞到聽覺中樞。自然狀態下，作用於人耳的聲音振動頻率和強度變化十分復雜，基底膜的振動形式和所引起的聽神經纖維的興奮及其組合也十分復雜。因此，人耳也具有區分不同音色的能力。
第四節 前庭器官
(Vestibular organ)
除了耳蝸以外，前庭器官也位於內耳迷路中，包括三個半規管(semicircular canals)、橢圓囊(utricle)和球囊(saccule)。三個半規管主要感受旋轉或角變速運動的刺激；而橢圓囊和球囊則主要感受直線變速運動的刺激。因此，前庭器官是人體產生平衡感覺的感受器，主要感受自身運動狀態和頭部空間位置的變化。
一、前庭器官的感受裝置和適宜刺激
(Vestibular apparatus and adequate stimulus)
前庭器官的感受細胞稱為毛細胞。每個毛細胞的頂部有50～70條較短的小纖毛稱為靜毛(stereocilia)，占據了細胞頂端的大部分；另外有一條大的纖毛叫動毛(kinocilium)。正如圖10-21所示，當動毛和靜毛均處於自然狀態時，細胞膜內外靜息電位約－80mV，與毛細胞相接觸的神經纖維持續放電具有中等頻率；此時，如果外力使毛細胞頂部的纖毛由靜毛側倒向動毛側，細胞膜電位發生去極化達到－60mV的水平，神經纖維放電頻率升高；當外力使纖毛由動毛側倒向靜毛側時，細胞膜電位發生超極化，神經纖維放電頻率降低。這是所有毛細胞感受外界刺激時的一般規律，其換能機制與耳蝸毛細胞類似。正常情況下，由於各種前庭器官毛細胞所在位置和附屬結構的不同，使得不同形式的變速運動都能以特定的方式改變毛細胞纖毛的倒向，引起相應的神經纖維發放沖動的頻率發生改變，將機體運動狀態和頭在空間位置的信息傳送到中樞，引起特殊的運動和位置感覺，最終導致各種軀體和內臟功能發生反射性地改變。
三個半規管的形狀大致相同，所處的三個平面相互垂直，分別稱為前、後和外（水平）半規管。如果人在直立時頭部向前傾斜30°，此時水平半規管所處的平面恰好與地面平行；前半規管向前和外展45°與地平面垂直；後半規管向後和外展45°與地平面垂直。每個半規管約佔2/3個圓周，末端的相對膨大處稱為壺腹(ampulla)，半規管管腔和壺腹內充以內淋巴。壺腹內有壺脊，壺脊的位置與半規管的軸垂直；壺脊中有一排毛細胞，面對管腔，毛細胞頂部的纖毛埋植在一種膠質性的圓頂型終帽之中。當內淋巴從管腔向壺腹的方向移動時，使毛細胞中的靜毛向動毛側彎曲，引起相應的傳入神經興奮，將大量的神經沖動傳遞到中樞。
水平半規管主要感受人體以身體長軸為軸的所作的旋轉變速運動。由於慣性作用，身體旋轉時，管腔中內淋巴的起動較遲。因此，人體開始向左旋轉時，左側水平半規管中的內淋巴壓力作用方向朝向壺腹，引起毛細胞興奮產生較多的沖動；同時，右側水平半規管中的內淋巴壓力作用方向剛好相反，遠離壺腹，此處的毛細胞產生的沖動減少。正是由於來自兩側水平半規管傳入信號的不同，人腦才能判斷身體是否開始和向什麼方向旋轉。旋轉中期，管腔中的內淋巴與整個半規管的運動同步，兩側壺腹中的毛細胞都處於不受力的狀態，中樞神經系統獲得的信息與安靜時相同。停止旋轉時，管腔中內淋巴的運動停止較遲，兩側壺腹中毛細胞的受力方向與旋轉開始時相反，因此，發放沖動的情況也相反。內耳迷路中的前、後兩對半規管可以接受所處平面方向相一致的旋轉變速運動的刺激。
橢圓囊和球囊主要感受人體作直線變速運動的刺激。其毛細胞位於囊斑中，毛細胞的纖毛埋植在稱為耳石膜的膠質板內。橢圓囊與球囊有所不同，主要是囊斑所在的平面和人體的相對關系不一樣。人體直立時，橢圓囊中囊斑處於水平位置，毛細胞頂部朝上，耳石膜在纖毛的上方，而球囊中的囊斑所處的平面與地面垂直，毛細胞和纖毛由囊斑表面向水平方向伸出，耳石膜懸在纖毛的外側，與囊斑平行。兩個囊斑的每一個毛細胞頂部的靜毛和動毛的相對位置幾乎都不相同（見圖10-22），有利於分辨人體在囊斑平面上所作的各種方向的直線變速運動。
二、前庭反應和眼震顫
(Vestibular responses and nystagmus)
前庭器官傳入的沖動，除了與運動和位置感覺的形成有關外，還可以引起各種姿勢調節反射和植物性功能的改變。最典型的前庭反應是軀體作旋轉運動時出現的眼球特殊運動，稱為眼震顫(nystagmus)。眼震顫主要由半規管受刺激引起，可以用來檢測前庭功能是否正常。刺激不同的半規管可以引起不同方向的眼震顫。當人體頭部向前傾斜30°並且圍繞人體垂直軸旋轉時，主要是兩側的水平半規管壺嵴毛細胞受刺激，出現水平方向的眼震顫。具體情況是，當頭部開始向一個方向旋轉時，眼睛慢慢地朝向相反的方向移動直到不能再移動，然後迅速返回到眼裂正中。如圖10-23所示，如果開始向左旋轉，刺激了左側壺嵴的毛細胞，兩側眼球緩慢向右側移動，稱為眼震顫的慢動相(slow phase)；當慢動相使眼球移動到兩眼裂右側端不能再移動時，突然返回到眼裂正中，稱為眼震顫的快動相(quick phase)；隨後再出現新的慢動相和快動相，周而復始。當旋轉成為勻速轉動時，兩側壺腹中的毛細胞不再受到新的刺激，眼震顫不再出現，眼球也居於眼裂的正中位置。當停止旋轉出現減速時，內淋巴不能立刻停止移動，兩側壺腹中的毛細胞承受的壓力不同，方向與旋轉開始時的相反，因此引起相反方向的慢動相和快動相組成的眼震顫。臨床上進行眼震顫實驗時，眼球震顫的時間過長或過 短，說明前庭功能過敏或減弱。如果對前庭器官的刺激過強，或因前庭功能過敏時，常常會引起惡心、嘔吐、眩暈、皮膚蒼白等現象，稱為前庭植物神經性反應，可以出現暈船、暈車或航空病等。
『玖』 幫我找些滑輪和杠桿的競賽題和中考題!謝了!(初中!)
2008年第十八屆全國初中應用物理知識競賽試題
注意事項：
1．請在密封線內填寫所在地區、學校、姓名和考號。
2．用藍色或黑色鋼筆、圓珠筆書寫。
3．本試卷共有七個大題，滿分100分。
4．答卷時間：2008年3月30日(星期日)上午9∶30~11∶10。
一、選擇題（共10分） 以下各小題給出的四個選項中只有一個是正確的，把正確選項前面的字母填在題後的括弧內。
1．長途汽車經過長時間行駛後，駕駛員常常會停下車，拿根鐵棒敲打車輪，憑借聲音可以判斷輪胎內的空氣是否充足。這主要是因為敲擊的輪胎內空氣充足時發出聲音的（ ）
A．響度較大 B．音調較高 C．音調較低 D．響度較小
2．檢查視力時，要求眼睛與視力表相距5 m。醫院里常按圖1所示的方式檢查視力，讓被檢查者面對平面鏡而坐，身後是視力表。已知人距平面鏡2 m，那麼視力表離平面鏡的距離是（ ）
A．5m B．2m C．3m D．4m
3．光在同種均勻介質中是沿直線傳播的，小紅直不明白：在光纖通信中，光信號是怎樣經過漫長而又曲折的線路，從一端傳到另一端的呢?後來通過「探究光纖怎樣傳輸光信號」的活動中，她終於明白了：光信號在光纖中（ ）
A．是靠光纖壁不斷地反射而向前傳播
B．就像電流沿彎曲導線那樣傳播
C．就像水流沿彎曲水管流動那樣傳播
D．是靠光纖壁不斷地折射而向前傳播
4．某工廠要製造一種特殊用途的鋼罐，要求在鋼罐內表面牢牢地壓接上一層0．25mm厚的鋁膜。技術人員聯合攻關提出了以下方案：先把鋁膜緊貼到鋼罐內表面，排出鋁膜與鋼罐之間的空氣，冉向鋼罐內灌滿水並插入冷凍管使水結冰，鋁膜就可以與鋼罐接觸牢了。對於使鋁膜與鋼罐接牢的方法，下列分析中正確的是（ ）
A．鋁膜與鋼罐之間的水把它們凍牢了
B．水結冰時放出的熱量使鋁膜焊接在鋼罐表面上了
C．大氣壓的作崩把鋁膜壓接到鋼罐上了
D．水結冰膨脹產生的壓力把鋁膜與鋼罐緊緊地壓牢在一起了
5．圖2所示的是高壓輸電線路，其中高壓輸電線與變壓器之司安裝有避雷器，它的作用是防止變壓器遭受雷擊。關於這種避雷器，下列說法正確的是（ ）
A．避雷器在通常電壓下是導體，在遇到雷擊的電壓時是絕緣體
B．在任何電壓下避雷器都是導體
C．在任何電壓下避雷器都是絕緣體
D．避甫器在遇到雷擊的電壓叫是導體，在通常電壓下是絕緣體
二、填空題（共18分）
1 ．金秋十月，小琪一家人來到郊區遊玩，看到農民過去用來舂米粉的工具(如圖3所示)和磨面的工具(如圖4所示)。小琪聯想學過的簡單機械，發現這兩件工具其實就是_______都是物理知識在生活生產中的應用。
2．國慶假期，愛動腦的小明和李志乘坐火車去旅遊。並計劃在途中觀賞車外景色的同時，做次測定火車速度的活動，事先商定了方案，明確了分工。當他們發現有另一列客車迎面開來時，記錄了如下數據：對面客車從他們窗邊駛過的時間約為8 s；對面客車共有17節車廂，而日與他們乘坐的車的車廂是相同的；他們所乘坐的車廂內電子顯示屏上顯示的時速為 108 km ／h。在火車停靠車站時，小明又觀察到車廂外表面標有「 換長2.2」 的字樣，並通過詢問列車員得知，「換長」就是換算長度的意思，且1個換長＝11m。根據這些信息，他們估算出迎面開來的客車的行駛速度約為______________。
3．圖5所示的是醫院為病人輸液時用的吊瓶，瓶中插入兩條管子，A管是輸液管、B管是空氣管。在輸液的過程中，如果發現病人的血液沿輸液管迴流，可將吊瓶適當地升高，血液就會隨著葯液重新流入患者的血管而不再迴流。這是因為當吊瓶升高後，增大了流入患者血管葯液的______ ，阻止了血液的流出。B管的作用是_______。
4．圖6所示為種環保型手電筒，筒內沒有電池。使用時，只要來回搖晃手電筒，使永磁體在手電筒中的兩個橡膠墊之間來回運動．燈泡就能發光。而且來回搖晃的越快，燈泡越亮。這種手電筒能發電的依據是_______原理，這個原理足英國科學家_______發現的。
5．1821年，德國物理學家塞貝克發現了一種奇怪的現象：把兩根銅絲和一根鐵絲與靈敏電流計串聯成閉合電路，然後把銅絲和鐵絲的一個連接點放在盛有冰水混合物的容器里保持低溫：另一個連接點放在火焰上加熱。發現靈敏電流計的指針發生丁偏轉，這一現象表明這時閉台電路中產生了電流。塞貝克把這種電流叫做「熱電流」．把這一電路叫「熱電偶電路」。 某研究小組的同學們按如圖7所示的電路，模擬塞貝克實驗，探究了決定「熱電流」大小的因素．通過實驗測得了電流的大小與溫差關系的一組數據：
兩接點間的溫差/℃ 0 1 100 200 300 500
電路中的電流/10-1A 0.00 0.01 0.64 1.42 2.29 4.17
請根據以上資料數據說明：
(1)產生熱電流的條件是____________________________________________________ ；
(2)根據熱電流的特點，猜想並寫出熱電偶電路的一種應用： 。
三、簡答下列各題（共22分）
1．（6分）如圖8是一把廚房裡常見的多功能剪刀，特別是圖中標有l、2、3、4、5序號的部位都具有一定的功能，且每一項功能都與物理知識息息相關。請你寫出其中的三項功能，並說明所用到的物理知識。
2．據報道：2005年4月20日上午8時38分，由重慶飛往上海的CA4541航班在重慶江北機場起飛後撞上一群鴿子，飛機多處破損．左發動機停止工作，直接經濟損失達295萬元人民幣。所幸機長沉著冷靜依靠右發動機單機工作，在空中盤旋59min後成功迫降，機上所有人員安然無恙。小小的鴿子怎能把結實的飛機撞壞昵?請你應用學過的知識解釋鴿子撞壞飛機的原因。
3．圖9是李陽把刻度尺直立在玻璃鏡面上拍得的一張照片，請根據照片上的信息，估算一下玻璃鏡的厚度，並說明估算的依據。
4．為什麼汽車前燈的玻璃燈罩要用有一些橫豎條紋的玻璃（如圖10所示）製成。
5．我國南方某些地區有用「番薯、酒麴、水」做原料釀造「地瓜酒」的習俗。首先將番薯煮熟，晾到一定的溫度後，把「番薯、酒麴、水」按。定比例混合並攪拌均勻，經艘酵40天左右，其間每天攪拌一、二次；最後在「酒料」中分離山「地瓜酒」。圖11是從「酒料」中提取「地瓜酒」的裝置示意圖。
小馴同學利用放假期間，在家協助爺爺完成了釀造「地瓜酒」的最後一道工序
①在小鍋中加入冷水；
②取適量消料放入大鍋里加熱；
③在大杯中得到「地瓜酒」：
④適時用冷水替換小鍋中變熱的水；
⑤把「渣」取出．重復以上步驟。
請你說叫釀造「地瓜酒」的這最後一道工序中用到了哪些物理知識。
四．（13分）圖12是一種牲畜飲水用自動裝置的示意圖。水箱底部有一出水孔，底蓋A甲時頂住水箱的出水孔。一旦飲水槽水位下降，浮球C受到的浮力減小，底蓋A打開，水就通過出水孔從水箱流入飲水槽。設計水箱的最高水位為60cm。水箱出水孔橫截面積是30 cm2。底蓋A及豎桿B的總的總質量是400 g，浮球c的質量是600 g，體積是2dm3，g取10N/g。
（1）寫出此裝置應用到的物理知識(至少說出 2條)；
(2)通過計算說明，這個自動裝置在水箱蓄滿水時是否能正常工作：
(3)若能正常工作，請分析說明影響此自動裝置能否正常工作的因素：若不能正常工作，請提出使該自動裝置正常工作的改進方案。
五．（13分）如圖l 3是一個電熱器的工作原理圖，電熱器內有兩個阻值分別為R1=60Ω和R2=120Ω的電熱絲；旋轉開關內有一塊絕緣圓盤，在圓盤的邊緣依次有0，1，2，—— 9共10個金屬觸點；可以繞中心軸轉動的開關旋鈕兩端各有一個金屬滑片，轉動開關旋鈕可以將相鄰的觸點連接。如旋鈕上的箭頭指向圖中位置D時，金屬滑片將2、3觸點接通，同時另一端將7、8觸點接通。用這個旋轉開關可以實現電熱器有多擋位工作的要求。請回答：
（1）這個電熱器可有幾個不同加熱擋位?並指出每個加熱檔位旋轉開關的箭頭指向的位置；
（2）將此電熱器接人家庭電路中，電熱器在正常工作時每個擋位的功率各是多大。
六．（12分）2000年8月12日．在巴倫支海參加 軍事演習的俄羅斯北方艦隊「庫爾斯克」號核潛艇（圖14）意外沉沒，所有艙室都灌滿了海水，艇上118名官兵全部遇難。引起了國際社會的普遍關注。 已知「庫爾斯克」號核潛艇的質量m=1.4X107kg，海水密度近似取作ρ水=l.0xl03kg／m3．製造潛艇的材料的平均密度取作ρ船=7．0x103kg／m3。g取10N／kg。請回答：
（1）核裂變和核聚變是大量獲得核能的兩種途徑，核潛艇中反應堆的核能是通過哪種選徑獲得的?
（2）為了精確地探測到潛艇沉沒的位置，在潛艇正上方海面向下發出超聲波，從發出信號至接收到由潛艇反射舊來的信號經歷的時間t= 146 s，如果超聲波在海水中的傳播速度v=1450m／s，則潛艇沉沒的實際深度h約為多大？（計算結果取整數）
（3）有人提出一種打撈「庫爾斯克」號的方案，就是在潛艇周圍纏滿可充氣的負載量大的浮力袋，若每隻浮力袋的質量為50 kg，充氣後的體積V0=10 m3，試估算要將「庫爾斯克」號核潛艇打撈起來，至少需用多少只浮力袋？
七．（12分）頻率為300MHz-300GHz的電磁波，它的波長很短，通常稱之為微波。微波能沿直線傳播，在遇到金屬材料時能發生反射：遇到玻璃、塑料、陶瓷等絕緣材料叫可以穿透；遇到含有水分的蛋白質、脂肪等介質可被吸收，並將微波的電磁能量變為內能。人們熟悉的手機就是利用微波進行通訊的。GSM手機的工作頻率般為900 MHz~1800 MHz波段。使用手機通話時，微波會對人體產生一種「加熱效應」，微波頻率越高，人對其能量吸收率就越尚，危害也就越大。下表提供了某種型號手機的技術參數。請根據這砦技術參數和微波的上述特性解決下列問題。
某型號GSM手機的主要技術參數表
工作電壓 標准配置電池 最長通話時間 最大發射功率 工作頻率
4.1V 670mAh 300min 2W 900/1800MHz
（1）手機的最大工作電流約是多少?在300 min的通話時間內．手機的平均功率約為多少？
（2）請列舉兩項減小手機微波輻射危害的措施；
（3）某網站刊載了一則「手機煮雞蛋」的消息：兩名實驗人員將一個生雞蛋放置在陶瓷杯子里，在雞蛋兩側各放置部手機，讓聽筒與雞蛋的水平距離保持2 cm左右。用其中一部手機撥通另一 部手機，並保持通話狀態。在實驗進行到65 min時，實驗人員取出雞蛋，發現已經完全熟透。請判斷這則消息的真偽，並簡要說明理由。
2008年 全國初中應用物理知識競賽
參考解答和評分標准
說明： 1、除選擇題外，提供的參考解答不一定都是唯一正確的。對於那些與此解答不同的解答，正確的．同樣得分。
2、評分標准只是按一種思路與方法給出的，在閱卷過程中會出現各種不同情況，可參照本評分標準的精神定出具體處理辦法，但不要與本評分標准有較大偏離，
3、問答題或計算題是按照分步方法給分的。在評分標准中常常寫出（l）式幾分，（2）式幾分……這里的式了是用來代表步驟的。若考生並未寫出這個式子，而在文字表達或以後的解題過程中反映了這一步驟，同樣得分。沒有寫出任何式子或文字說明，只給出最後結果的，不能得分。
4、參考解答中的數字結果是按照有效數字的運算要求給出的．但對考生不做要求．不要因為有效數字的錯誤而扣分。
5、要求學生估算的，要看學生是否會忽略那些可以忽略的條件。
6、在最後定獎時，如果得分相回的人教超過獲獎名額，因而難於選拔時，可對待選試卷進行加分評判．加分評判的基本依據是：
（1）所用方法或原理不是課本所講的，具有創新性，應加分；
（2）方法簡便．應加分；
（3）提出多種正確解法．應加分；
（4）試卷表達規范，條理清楚，能充分利用數學工具，應加分。
一、選擇題（每小題2 分．共 10 分）
1、B 2、C 3、A 4、D 5、D
二、填空題（共 18 分 〕
1、杠桿．輪軸（每空 2 分，共 4 分）
2、 21.4m/s（3 分）
3、壓強；使瓶內保持一定的氣壓（與大氣相通）（每空 2 分．共 4 分）
4、電磁感應（2 分），法拉第（l 分）
5、（每空 2 分．共 4 分）（1）用不同金屬絲組成閉合迴路；兩連接點之間有溫度差；
（2）製成溫度計。（將圖 7 中的G端焊接在一起作為熱電偶的測量端放到被測溫度t處，保持D端接點溫度t0穩定。並將靈敏電流表盤按溫度刻度．即可用來測溫度。）只要說明製成溫度計即可得分．
三、簡答題（共 22 分）
1、 ( 6 分）參考答案
（1）做瓶蓋撬：應用了杠桿的知識，是一個省力扣一桿．
（2）做擠壓鉗：應用了壓強和摩擦力的知識。擠壓齒尖且參差不齊，不僅通過減小受力面積的方法增大了壓強，還通過增加表面粗糙程度的方法增大了摩擦力，既利於擠壓果殼．又避免堅果滑落。
（3）做剪刀：應用了杠桿的知識。
（4） 做罐頭蓋（或瓶蓋）撬：應用了杠桿的知識．這是一個以與瓶蓋接觸的點為支點的省力杠桿。
（5）做削皮刀：應用了壓強的知識。
說明：每列舉對一種功能得2 分，最多6 分：
2、( 4 分）參考答案有三個要點：
（1）物體動能的大小是由速度和質量決定的，所以在質量一定時，速度越大動能越大。
（2）雖然鴿子飛行速度不大，但飛機起飛後的速度很大．所以飛機與鴿子之間的相對速度很大。
（3）鴿子相對於飛機所具有的動能很大，它對飛機的破壞力也就很大。
說明：要點（1）、（2）各1分，要點（3）2 分．共 4 分．
3、( 5 分）參考答案
（1）利用平面鏡成像的特點可知，鏡中刻度尺的像與鏡面上的刻度尺之間的即離等於鏡厚的2倍．根據該距離的大小，就可估側鏡子的厚度。 …………………………………………………………（3分）
（2）以圖中的刻度尺為測量標准．刻度尺與其在鏡中的像之間的距離約為 6 mm ，所以鏡厚為 10 mm （誤差在±0.5 mm 內均給滿分）………………………………………………………………（2分）
4、( 4 分）參考答案
汽車前燈裝有橫豎條紋的玻璃罩相當於一些小棱鏡：燈泡發出的光經反射鏡反射後形成近似平行光向前射去．通過燈罩上的這些小棱鏡折射後分散到需要的各個方向上，便光柔和地照亮汽車前進的道路、路邊的景物及路標和里程碑，從而確保行車安全。……………………………………………………（3 分）
同時可以增加玻瑞罩的機械強度．使其更堅實。………………………………………………（1分）
5、 ( 3 分）參考答案
對酒料加熱，酒料吸熱溫度升高．汽化加快；
酒氣上升至小鍋底部遇冷液化．形成液體「地瓜酒」附在小鍋底部；
在重力作用下積聚到小鍋底部，滴入導管並沿導管流到大杯中。
說明：其他正確的說法也同樣得分．每一項1分，最多得3分。
四、（13 分）參考解答
（1）此裝置應用了壓強、浮力、連通器、力的平衡等物理知識。…………………………（2分）
（2）以ABC為一整體進行受力分析：
ABC整體受到重力、水箱及其中的水向下的飯力和向上的浮力………………………………（1分）
當浮球受到的向上的浮力大於底蓋A、豎桿B和浮球C受到的重力及水箱中的水對底蓋A向下的壓力的合力時，底蓋A會頂住水箱的出水孔．不再有水從水箱流入飲水池…………………………（1分）
底蓋A、豎桿B和浮球C受到的重力G=mg=(600×10-3kg+400×10-3kg)×10N/kg=10N……（1分）
水箱中蓄滿水時，由公式p=ρgh及p=F/S得：
水箱中的水對底蓋A向下的壓力
F=ρghS=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.6m×30×10-4m2=18N……………………………………（1分）
由阿基米德原理，可得浮球受到的最大浮力
F浮m=ρ水gV排m=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-3m3=20N ……………………………………（1分）
因為在水箱中蓄滿水時，浮球受到的最大浮力（20N ）小於底蓋A、豎桿B和浮球C受到的重力及水箱中的水對底蓋A向下的壓力的合力（10N + l SN = 28N ) ，所以．這個自動裝置在水箱蓄滿水時不能王常工作。………………………………………………………………………………………………（ 2 分）
（3）第一種情況：從上述計算過程可以看出，該自動裝置能正常工作的條件是要保證浮球受到的向 上的浮力不小於底蓋A、豎桿B和浮球C受到的重力及水箱中的水對底蓋A向下的壓力的合力，因此浮球受到的重力（質量）；浮球的體積；底蓋A和豎桿B受到的重力；出水孔橫截面積的大小等都是影響此自動裝置能否正常工作的因素。（其他說法正確的同樣得分．解個因素 l 分，最般多 4 分）
第二種情況：要使這個自動裝置在水箱蓄滿水時仍能正常工作，可以採取的改進措施有： ① 適當減小出水孔的橫截面積； ② 適當降低水箱蓄滿水時的水位高度； ③ 保持浮球質量不變的情況下，適當增大浮球的體積； ④ 在保持浮球體積不變的情況下，適當減小浮球的質量。（其他說法正確的同樣得分，每個因素1分．最多4分）
五、（13分）參考答案
（1）有五個檔位：A檔：當旋紐上的箭頭指向圖中位置A或F時；B檔：當旋紐上的箭頭指向圖中位置B或G時；C檔：當旋紐上的箭頭指向圖中位置C或H時；D檔：當旋紐上的箭頭指向圖中位置D或I時；E檔：當旋紐上的箭頭指向圖中位置E或J時。……………………………………………（4分）
（2）A檔：R1、R2並聯連入電路，電路的總電阻最小，為最大功率檔………………………（1分）
…………………………………（1分）
B檔：只有R1接入電路，為較大功率檔…………………………………………………（1分）
……………………………………………………（1分）
C檔：R1、R2串聯連入電路，電路的總電阻最大，為最小功率檔……………………（1分）
……………………………………………………（1分）
D檔：只有R2接入電路，為較小功率檔…………………………………………………（1分）
……………………………………………………（1分）
E檔：空擋，接此檔時功率為零…………………………………………………………（1分）
六、（12分）參考答案
（1）核裂變………………………………………………………………………………………（2分）
（2）根據速度公司有 …………………………………（3分）
（3）設至少需要N個浮子袋才能把潛艇拉離海底。
潛艇受到重力、浮力和浮子袋的拉力，要使潛艇浮起，潛艇受到的浮力和浮子袋的拉力之和必大於潛艇受到的重力（浮子袋的質量與潛艇的質量相比可忽略）………………………………………（2分）
潛艇受到的浮力 F浮1=ρ水gV排m=ρ水gm/ρ潛 …………………………………………………（1分）
潛艇受到的浮子袋的拉力可近似為（如果學生回答是考慮了浮子袋的質量，同樣給分）
F浮2=ρ水gNV0…………………………………………………………………………（1分）
為了使潛艇能上浮，至少應滿足：F浮1+ F浮2=mg……………………………………………（1分）
即ρ水gm/ρ潛+ρ水gNV0=mg， 解得：N=1.2×103隻…………………………………………（2分）
七、（12分參考答案）
（1）手機的最大工作電流 I=P/U=2W/4.1V=0.49A……………………………………（2分）
按最大工作電流0.49A計算．手機可放電0.67/0.49=1.37小時．所以在300min 的通話時間內手機的平均功率 ………………………………………………………………（ 2 分）
（或者 ）
( 2 ) ① 降低手機的發射功率（如CDMA手機的最大發射功率是0.2W）
② 減少通話時間
③ 用耳機和小麥克風通話使手機離開頭部遠一些，減少對於頭部的傷害
說明：每列舉一項l分，最多2分。
( 3 )這則消息敘述的事實是不能實現的……………………………………………………（1分）
以一個雞蛋的質量為50g計算， 因為雞蛋的主要成分是水，所以比熱和水差不多，設煮熟雞蛋的溫度升高最大約為 80 ℃ ……………………………………………………………………………… （1分）
即煮熟一個雞蛋相當於把50g水加熱溫度升高80℃ 需要吸收的熱量： Q吸=cm(t2-t1)=1.68×104J
兩個手機通話，根據（1）的計算，其發射微波的平均功率可取0.55W ，那麼通話65 min ，提供的能且大約是4.3×103J(0.55W×65×60s×2=4290J)．即使按最大功率2W計算，手機也只能提供大約是1.56×104J的能量。考慮到手機是向四面八方發射電磁波，設各個方向的強度是大致相同的．雞蛋所接受的電磁波只可能是手機發射電磁波中的很小一部分（小於1/6）。因此手機不可能把雞蛋煮熟，網站的消息是虛假的。………………………………………………………………………………………………（ 3 分）
說明：本題為一個開放題．這一問的解答，只要學生提出合理的假設、條件，分析的合情合理．即可以給分．
我只有這張......