第一单元工具和机械
1. 机械是一种使我们省力或方便的装置。 螺丝刀、锤子、剪刀等机械结构非常简单，也称为简单机械。 使用螺丝刀可以更轻松地从木头上取下螺钉，而使用羊角锤可以更轻松地从木头上取下钉子。 不同的工具有不同的用途，不同的工具有不同的科学原理。
2.像撬棍这样的简单机械称为杠杆。 杠杆上有三个重要的位置：支撑杠杆并允许杠杆转动的位置称为支点； 杠杆受力的位置称为受力点； 杠杆克服阻力的位置称为阻力点。 当受力点到支点的距离大于阻力点到支点的距离时，杠杆不费力； 当受力点到支点的距离小于阻力点到支点的距离时，杠杆不费力； 当受力点到支点的距离等于阻力点到支点的距离时，杠杆就毫不费力，毫不费力。 （也可以这样理解：当动力臂大于阻力臂时，杠杆省力；当动力臂小于阻力臂时，杠杆需要力；当动力臂等于阻力时臂，杠杆不省力也不省力。）杠杆尺上有一个支点，左右两侧都有到支点距离的标记，是研究杠杆的好工具。 平衡杠杆尺的方法是，左侧的阻力乘以阻力臂等于功率乘以右侧的动力臂。
3、常用的杠杆工具中，羊角锤、钢丝钳、开瓶器等属于省力杠杆； 火钳、筷子、镊子、面包夹、钓鱼竿等都是省力的杠杆； 如：跷跷板、天平、杆秤、订书机等。杠杆上不费劲也不费力。 一些杠杆工具由于其易用性而被设计得费力（例如镊子、钓鱼竿、面包夹、理发器等）。 “重量虽小，可重达千斤。” 那就是杆秤利用杠杆原理的结果（举起一根绳子相当于
支点，重物相当于受力点，称量物体相当于阻力点）。 开瓶器、面包夹、镊子等杠杆的支点不在受力点和阻力点之间。 我们体内的前臂骨就像一个杠杆，肘关节相当于支点，握住物体的点相当于阻力点，上臂的二头肌相当于受力点。 阿基米德曾说过：“只要给我一个宇宙中的支点，我就能用一根长棍把地球撬起来。” 这里的棍子就相当于杠杆。
4． 像水龙头一样，轮子和轴固定在一起旋转的机器称为轴。 螺丝刀是根据轮轴原理制成的工具，因此其手柄相当于轮子，工具杆相当于轴。 利用轮上的力量带动轴移动时省力； 在轴上施加力来带动轮子移动是需要费力的。 当轮轴的轴线不改变时，轮子越大，用轮子带动车轴转动就越省力。当车轴的轮子不改变时，轮子越大，车轴越省力。用于带动轮子转动，越大
不费力。 因此，螺丝刀的柄总是比刀刃厚。 当扳手拧紧在螺母上时，就形成了轮轴。 此时整个扳手相当于轮子，螺母部分相当于轴。 我们生活中常用的轮轴：卷扬机、方向盘、车把、扳手、
水龙头等
5、像旗杆顶部的滑轮一样，固定在一个位置，转动而不移动的滑轮称为定滑轮； 定滑轮的作用是改变力的方向。 但使用它并不省力。 塔式起重机吊钩上能随重量移动的滑轮称为动滑轮； 动滑轮具有省力的效果。 但使用它并不能改变力的方向。 力的大小可以用测力计测量。 力的单位是牛顿，简称“N”，用字母“N”表示。
6、将定滑轮和动滑轮组合起来组成滑轮组。 使用滑轮组不仅可以省力，而且可以改变力的方向。 定滑轮和动滑轮组合起来形成最简单的滑轮组。 使用过程中，滑轮组数越多，越容易省力。 起重机、起重机、塔式起重机等都使用滑轮组。
7． 一种简单的机器，如在车厢上伸展的木板，称为斜坡。 使用斜坡可以省力，斜坡的坡度越缓，越省力，坡度越陡，越省力。 生活中用到斜角的地方很多，如“S”形公路、各种刀具、各种针、螺钉、盖螺纹、高架桥引桥等，螺钉的螺纹就是斜角的变形。 对于相同粗细的螺钉什么叫动力臂什么叫阻力臂，螺纹越密什么叫动力臂什么叫阻力臂，就越容易拧入木材中。
研究问题：斜坡的坡度是否会影响节省的力气？
我的假设：斜坡的坡度对节省的力气有影响。 坡度越小越不省力，坡度越大越不省力。
需要改变的条件：坡度大小
不变的条件：板子的长度、重量、测功机、拉动测功机的速度等。
实验方法： (1)设置三个不同的坡度。
(2)从三个不同的斜坡上拉起重物，并记录每次测力计上的读数。
(3)比较三个力的大小并得出结论。
实验说明：斜坡的坡度对节省的劳动力量有影响。 坡度越小越不省力，坡度越大越不省力。
8.自行车使用杠杆（如刹车和铃按钮）、车轴（如把手、踏板）、
斜面（如螺钉和螺母）等简单机械的原理。这些简单机械节省劳动力或方便
角色。 自行车上齿轮转动的速度与齿轮大小的关系是：大齿轮带动小齿轮转动时，小齿轮比大齿轮转动快；当大齿轮带动小齿轮转动时，小齿轮转动得比大齿轮快；当大齿轮带动小齿轮转动时，小齿轮转动得比大齿轮快； 当小齿轮带动大齿轮旋转时，大齿轮的旋转速度比小齿轮慢。 通过观察，我们发现自行车上的链条与两个齿轮啮合，起到传递动力使自行车移动的作用。
第二单元形状与结构
1、房屋、桥梁的结构有直立的“柱子”和水平的“梁”。 梁比柱更容易弯曲和断裂，因此必须提高梁的抗弯能力。 为了提高材料的抗弯性能，我们可以增加材料的宽度、增加材料的厚度或改变材料的形状。 随着纸张宽度的增加，抗弯曲能力也会增加； 随着纸张厚度的增加，抗弯曲能力也会大大增加。 材料越薄，其抗弯曲能力越弱； 材料越厚，其抗弯曲能力越强。
研究问题：纸张的厚度与其抗弯能力有关吗？
我的假设：纸张的厚度与抗弯力有关。 纸张越厚，抗弯曲能力越强。 纸张越薄，抗弯曲能力越弱。
实验材料：20本书，10张相同尺寸的纸，几个垫圈
变更量：纸张厚度
常量：两摞书之间的距离、放置垫圈的力度、纸梁的弯曲程度等。
实验步骤：（1）将两张纸和四张纸粘在一起
⑵ 用一张纸、两张两种厚度的纸、四张四种厚度的纸作为纸梁，进行抗弯实验，记录垫圈的数量。 ⑶ 进行比较分析并得出结论
实验说明：纸张的厚度与抗弯能力有关。 纸张越厚，抗弯曲能力越强。 纸张越薄，抗弯曲能力越弱。
2、将薄板状材料弯曲成V、L、U、T、W或“I”等形状，会减少材料的宽度，但会增加材料的厚度。 增加厚度可以大大增强材料的电阻。 弯曲能力。 从截面上看，一般梁都是直立放置的，因为这样放置梁虽然减少了材料的宽度，但增加了材料的厚度，大大增强了梁的抗弯能力。 瓦楞纸板的结构可以使软纸变硬，因为瓦楞纸板中间的结构是W形的。 而且，瓦楞纸不仅仅是将纸张弯曲，也不是简单地粘平以增加厚度，而是将其折叠并粘在一起，使它们结合得更紧密。
研究问题：纸张的形状与其抗弯能力有关吗？
我的假设：纸张的形状与其抵抗弯曲的能力有关。 不同形状的纸张，其抗弯曲能力不同。
实验材料：20本书，10张相同尺寸的纸，几个垫圈
变化量：纸张的形状
常量：两摞书之间的距离、放置垫圈的力度、纸梁的弯曲程度等。
实验步骤： ⑴ 将纸张分别折成W、L、U、嘴形。
⑵ 首先用一张展开的纸作为纸梁进行实验，记录其能承受的垫圈数量； 然后用不同形状的纸作为纸梁进行实验，并记录垫圈的强度。 ⑶ 进行比较分析并得出结论
实验描述：纸张的形状与其抗弯能力有关。 不同形状的纸张，其抗弯曲能力不同。
3． 当拱门承载重量时，它可以将压力向下和向外传递到相邻的部分，使拱门的各个部分相互挤压，结合得更紧密。 当足弓受到压缩时，会产生向外的推力。 如果抵抗这个力，足弓可以承受很大的重量。 抵住足弓的脚可以保持足弓的形状不变，足弓可以承载更大的重量。
4． 圆顶形状可以看作是拱门的组合。 其优点是拱承受压力大，不产生向外的推力。 球体在各个方向上都可以看作是拱形，这使得它比任何其他形状都坚固。 塑料瓶的顶部和底部近似为圆顶形，中部为圆柱形。 最厚、最硬的部分在瓶口，最薄、最软的部分在瓶身。
人体的结构非常巧妙。头骨近似球形，可以很好地保护大脑； 拱形肋骨保护
胸部的内脏器官； 人脚的骨头形成一个足弓——足弓，可以更好地承受人体的重量。
生活中的拱形有：拱桥、拱门、拱门、窑洞、肋等； 圆顶形状包括：头盔、贝壳、龟甲等； 球形：乒乓球、骷髅头、蛋壳等。
对于相同数量的材料，空心管比实心棒厚得多，并且其在各个方向上的抗弯曲能力是相同的。
同样的，即重量轻、强度高。 管状的臂骨、腿骨、植物棒、茎、钢管等都应用了这一原理。 中空管不仅具有很强的抗弯曲能力，而且中间可以输送气体和液体。
5、像铁塔这样的骨架结构称为框架结构。 三角形的框架稳定性最好，不易变形。 三角形和四边形是框架结构最基本的形状。框架结构的优点是可以使用较少的材料
构造巨大的物体，支撑巨大的空间。框架中的斜杆有的起到拉力的作用，有的则起到拉力的作用。
具有推动（支撑）的功能。
6、建造高塔时，不但要坚固、不变形，而且要保持直立，不倒塌。 框架塔结构特点：①
上轻下重、②上小下大、③空气阻力小等。
7． 对于桥面位于拱下方的拱桥，桥板拉动拱脚，抵消拱向外的推力，减轻桥墩负担。 桥面也比较低且平坦，很容易通过。 拱顶以上有桥面的桥梁，桥下空间较高，以方便船舶通行。 钢索能承受巨大的拉力，人们用它来建造钢索桥，大大增加了桥梁的跨越能力。 钢索桥由钢索、桥塔、桥面组成。钢索是
桥梁的主要承重构件，桥塔是支撑钢索的主要构件。 桥塔建得较高，以减少钢缆的张力。
桥梁的四种最基本类型是：梁桥、拱桥、缆桥和浮桥。
8、用纸设计桥梁需要考虑的问题：①纸作为材料的特性； ②纸张的承载力有什么特点； ③ 选择
形状和结构。 ④应采用什么方法来增强纸张的抗弯折性能。 评价桥梁质量的指标：①是否坚固； ②是否节省材料； ③是否美观。
