Question

3．在生产、生活中，人们会用到轮轴，轮轴由具有公共转轴的轮子和轴构成．
（1）辘轳就是轮轴的一种，它的侧面图如图甲所示，辘轳也可以看成是杠杆的变形，辘轳绕着转动的轴心就是支点，辘轳的把手转动一圈就是如图甲所示的轮，作用在把手上的力为动力F₁，井筒对轴向下的拉力是阻力F₂，请在辘轳的侧面图乙上画出辘轳的杠杆示意图．通过示意图可以发现辘轳是省力杠杆．

（2）动手探究：
选用身边的器材探究轮轴的特点完成实验，如：圆珠笔芯（可以选用油性笔笔芯或普通圆珠笔笔芯，如图丙所示），若手头没有圆珠笔芯也可以选用其它一头粗一头细的笔代替．该实验不考虑摩擦力不同对结果的影响．
笔头部分油性笔笔芯普通圆珠笔笔芯说明：笔芯的前面较细的金属部分为笔头，后面较粗的塑料管为笔管
①左手捏紧笔头，右手旋转笔管，则左手不容易（填“容易”或“不容易”） 使笔头部分保持不被旋转．
②左手捏紧笔管，右手旋转笔头，则左手容易（填“容易”或“不容易”） 使笔管部分保持不被旋转．
③当笔管转动一圈，笔头也转动一圈，由于笔头的直径小于笔管的直径，所以捏住笔管的手比捏住笔头的手费（填“省”或“费”）距离．
④根据以上实验，圆珠笔芯也相当于轮轴，笔管相当于轮（填“轮”或“轴”），所以使用轮轴时，当轮带动轴，则省力，但费距离．
（3）通过以上学习，判断以下哪些不是轮轴的实例D．

Answer 1

分析 （1）辘轳就如同滑轮一样，可以看做是一个变形的杠杆，要判断这个杠杆是省力杠杆还是费力杠杆，关键是找出动力臂和阻力臂，然后比较动力臂与阻力臂的大小关系，然后判断杠杆的类型；
（2）根据轮轴的特点分析；力作用在轮上省力，作用在轴上费力．

解答 解：
（1）画出动力、阻力、动力臂、阻力臂，如图所示：

如图可以看出，对于辘轳来说，其实是一个变形的杠杆，支点在轴心处，动力作用在轮上，阻力作用在轴上，所以其动力臂远大于阻力臂．故辘轳是省力杠杆．
（2）①用圆珠笔探究轮轴的实验时，笔管相当于轮，而笔头相当于轴．因此，左手捏紧笔头，作用在轴上，右手旋转笔管，作用在轮上，则左手不容易使笔管部分保持不被旋转．
②左手捏紧笔管，作用在轮上，右手旋转笔头，作用在轴上，则左手容易使笔管部分保持不被旋转．
③当笔管转动一圈，笔头也转动一圈，由于笔头的直径小于笔管的直径，所以捏住笔管的手比捏住笔头的手费距离．
④根据以上实验，圆珠笔芯也相当于轮轴，笔管相当于轮，笔头相当于轴，所以使用轮轴时，当轮带动轴，则省力，但费距离．
（3）螺丝刀、方向盘和扳手在使用时都是轮轴，羊角锤在使用时不属于轮轴，属于杠杆．
故答案为：（1）见上图；省力；（2）①不容易；②容易；③费；④轮；省；费；（3）D．

点评 此题主要考查了探究轮轴的省力特点及其实质的实验，并考查了杠杆示意图的画法，用学生身边的物品做实验，学生更容易接受．