所有能改變力的大小和方向的裝置統稱為“機械”。使用機械不僅可以減少體力勞動，還可以提高工作效率。機械的種類很多，也比較復雜。根據伽利略的建議，人們試圖將所有的機器分解成幾個簡單的機器。其實這個很難。通常以下列機器為基礎進行研究。例如，杠桿、滑輪、輪軸、齒輪、斜面、螺釘、楔塊等。前四種簡易機是杠桿的變形，所以稱為“杠桿簡易機”。後三者是斜面的變形，故稱“斜面簡易機械”。無論使用哪種簡單的機械，都必須遵循機械的壹般規律——工作原理。
工具
壹種簡單的機器，有壹根由剛性材料制成的直桿或曲桿，在外力作用下可繞壹固定點或某壹軸轉動。上面有支點(用O表示)、力量(F)作用點、阻力(W)作用點。杠桿的固定轉軸俗稱“支點”。轉軸到動力作用線的垂直距離稱為“力臂”，轉軸到阻力作用線的垂直距離稱為“阻力臂”。以上就是通常所說的三分兩臂。由於杠桿上三點的位置不同，產生不同的受力效應。
杠桿原理
又稱“杠桿平衡條件[1]”。為了平衡杠桿，作用在杠桿上的兩個力(力和阻力)的大小與它們的力臂成反比。功率×動力臂=阻力×阻力臂，用代數表達式表示為F1 L1 = F2 L2簡單機械。
其中F1代表功率，L1代表功率臂，F2代表電阻，L2代表電阻臂。從上面的公式可以看出，為了平衡杠桿，動力臂是阻力臂的幾倍，動力是阻力的幾分之壹。使用杠桿時，為了省力，應使用動力臂比阻力臂長的杠桿；如果妳想節省距離，妳應該使用壹個力臂比阻力臂短的杠桿。因此，使用杠桿可以節省人力和距離。但是，如果妳想省力，妳必須移動更多的距離；如果妳想移動更短的距離，妳必須更加努力。省力氣少移動距離是不可能的。
原動力
任何機器，不管是簡單的還是復雜的，工作時總是受到兩種力的作用:壹種是推動機器的力，叫做“動力”，動力就是使杠桿轉動的力。另壹種是阻礙機械運動的力，稱為“阻力”。阻力是阻止杠桿轉動的力。動力可以是人力、畜力、風力、電力、水力、蒸汽壓力等。除了我們必須克服的有用的阻力，還有壹些不可避免的無用的阻力。
方針
沿著力的方向通過力的作用點畫出的直線稱為力的作用線。
動力臂
支點到力作用線的垂直距離稱為“力臂”。支點到力量作用線的垂直距離L1稱為“力臂”；從支點到阻力作用線的垂直距離L2稱為“阻力臂”。把力點到支點的長桿距當作力臂，或者把阻力點到支點的長桿距當作阻力臂，都是錯誤的。這是因為動力臂和阻力臂的概念不清。
阻力臂
請參見動力臂桿。
旋轉軸
旋轉是壹種常見的運動。物體旋轉時，其所有點都做圓周運動，這些圓的圓心在同壹條直線上，稱為“旋轉軸”。門、窗、砂輪、電機轉子等。都有固定的轉軸，只能旋轉不能平移。幾個力作用在物體上，它們對物體的轉動效應取決於它們力矩的代數和。如果力矩的代數和等於零，物體將以恒定的速度旋轉，或者以原來的角速度保持靜止。
三種杠桿
通常有兩種方法對杠桿進行分類。第壹種是基於支點、阻力點、力點的位置；另壹個是區分勞動和努力。不管怎麽分，總是離不開省力、費力、不費力。簡單機械
機械利益
表示機械勞動節省程度的物理量。雖然機器永遠也不能省工，但卻能省力。使機器做功的力稱為“力”(F)，阻礙機器做功的力稱為“阻力”(P)。使用機械的目的是用很少的動力來平衡阻力。所謂機械效益(a)是指機械的有用阻力(P)和動力(F)小於1。機械效益> 1的時候是省力費時，所有省力機械的機械效益必須大於1。比如獨輪車，鉗子，螺絲刀，省力杠桿，都是省力的機器。當機械效益=1時，既不省力也不費力。比如物理。機械效益
杠桿的應用
不同類型的杠桿有不同的特點和用途。如果掌握了杠桿的原理，就可以根據自己的需要有意識地選擇不同類型的杠桿來使用。要明確的是，省力杠桿需要移動更多的距離，省力杠桿需要節省距離，等臂杠桿既不需要力氣也不需要距離，不存在節省力氣和距離的杠桿。有些杠桿是省力還是省距離，並不是永恒的。根據使用情況，會從省力變成省距離。比如鏟土、裝土到車上的過程會發生變化。鏟土時支點在力量點和阻力點之間，裝土時力量點在支點和阻力點之間。為此，在使用杠桿時要註意以下幾點:1。解決杠桿問題時，壹定要根據題意畫出示意圖，在圖上標出杠桿的支點、力作用線、阻力作用線。同時用線段表示動力臂和阻力臂的大小，然後根據杠桿平衡條件列出方程並進行計算。2.力臂是壹個重要的概念。力臂是支點到力作用線的垂直距離，不應理解為支點到力作用點的長度。力和阻力都是指作用在同壹個杠桿上的力，而不是作用在重物或其他物體上的力。3.杠桿示意圖的繪制方法:(1)繪制杠桿:用粗的直線表示直的杠桿，用彎曲的粗線表示彎曲的杠桿。(2)找到杠桿旋轉時的支點，在支點旁邊用箭頭標明杠桿的旋轉方向。(3)根據旋轉的方向判斷力量和阻力的方向。力和阻力的作用點要畫在杠桿上，可以用力的示意圖來表示。(4)力的作用線的延長線和力臂用虛線表示。4.杠桿的平衡條件適用於任何平衡位置。所謂杠桿的平衡，是指杠桿靜止時不轉動，或者勻速轉動。
桿秤
它是壹種測量物體質量的量具，是根據杠桿平衡原理，以旋鈕為轉軸制成的。桿秤主要由稱梁、砝碼、稱鉤(或稱盤)等組成。如圖1-23所示。g代表桿秤的重力，B點是它的關鍵點。如果不掛砝碼，A點就是桿秤的“定盤星”。在秤鉤上加上W後，將砝碼從A點移動到力g對應的A’刻度位置，桿秤是我國勞動人民發明並長期使用的測量工具。舊的桿秤是以公斤計量的，現在是以公斤計量。
瞬間
又稱“力矩”，是表示力作用於物體時，使物體旋轉或改變其旋轉狀態的物理量。力矩是矢量。力矩的大小等於力和旋轉軸到力作用線的垂直距離的乘積。如果作用在物體上的力不在垂直於旋轉軸O的平面內，就必須分解成兩個分量:壹個分量平行於旋轉軸；另壹個分量在旋轉平面上。只有旋轉平面上的分力才能改變物體的旋轉狀態。所以在力矩等於力和臂的乘積的計算中，理解應該是力在其作用點的旋轉平面內的分力。如果這個點在力線上，力矩為零。如果幾個力同時作用在壹個物體上，合成力矩就是所有分力矩的代數和。對於處於平衡狀態的物體，順時針力矩之和等於逆時針力矩之和。在國際單位制中，力矩的單位是米牛頓。它的方向由右手螺旋法則決定。中學階段因為只研究轉軸固定的物體的平衡，所以轉向力矩只有兩種。物體逆時針旋轉的力矩為正，物體順時針旋轉的力矩為負。扭矩越大，改變物體旋轉狀態的效果越明顯。當妳用同樣的力推門時，力的作用點離轉軸越遠，方向垂直於門。力臂越大，省力越多。
力偶
大小相等，方向相反，但作用線不在同壹直線上的兩個力，稱為“力偶”。雙手攻螺紋或用手轉動鑰匙和水龍頭時，施加的動作往往是壹對。它能使物體旋轉或改變其旋轉狀態。駕駛員雙手轉動方向盤時施加的壹對力是壹對力偶。力偶的轉動效應取決於力偶力矩的大小。力偶矩等於任意壹個力的大小與兩個力作用線之間的垂直距離(力偶臂)的乘積。如圖1-24所示。如果力F的方向垂直於AB，AB的長度等於D，那麽這個力偶的力偶矩(m)為:m = FD。其中Fd是力偶力矩的大小，符號用於表示力偶的轉向。規定電偶逆時針轉向取“+”，反之亦然(也可以規定電偶逆時針轉向取“+”，然後電偶逆時針轉向取“-”)。需要註意的是，當力偶中力的方向不垂直於AB時，要像力矩壹樣分解成垂直分量，然後計算。力偶的力矩(即力偶力矩)與它所繞的點無關。因為力偶的合力為零，所以不能使物體運動，只能使物體轉動或改變物體的轉動狀態。
力偶矩
“力偶扭矩”的簡稱，也稱為“力偶扭矩”。力偶是兩個相等的平行力，它們的合成力矩等於其中壹個平行力與平行力之間的距離(稱為力偶臂)的乘積，稱為“力偶力矩”，力偶力矩與轉軸位置無關。力偶矩是壹個矢量，它的方向和組成力偶的兩個力的方向之間的關系遵循右手螺旋定律。對於定軸的物體，在力偶的作用下，物體會繞定軸轉動；沒有固定軸的物體，在力偶的作用下，會繞過質心的軸轉動。
耦合臂
力偶中兩個力之間的垂直距離。見耦合條形圖1-24。
輪軸
它是壹種簡單的杠桿機械，由固定在同壹根軸上的兩個半徑不同的輪子組成。半徑較大的輪子和半徑較小的軸。從形式上看，它們是圓盤，但實質上，只有它們的直徑或半徑起著機械作用。r代表車輪半徑，即動力臂；r代表軸的半徑，即阻力臂；o代表支點。車軸勻速轉動時，功率×車輪半徑=阻力×軸半徑，所以車輪和軸的半徑差越大，越省力。上式的功率用F表示，電阻用W表示，可以寫成FR=Wr。也就是說，使用車軸可以節省勞動力。如果把重物掛在車輪上，會變成費力的車軸，但可以節省距離。軸的原理也可以用機械做功的原理來分析。車軸每轉動壹周，動力功等於F×2πR，阻力功等於W×2πr r，不考慮無用阻力，卷揚機、絞車、石磨、汽車方向盤、手動絞車等。機械日常生活中常見的，都是軸類機器。
滑輪
滑輪是壹種屬於杠桿變形的簡單機構，是壹種可以繞中心軸轉動，周圍有凹槽的輪子。使用時，根據需要選擇。滑輪可分為天車、動滑輪、滑輪組和差動滑輪。有的省力，有的可以改變力的方向，但是不能省力。
固定滑輪
滑輪的軸是固定的，本質上是壹個等臂杠桿。動力臂和阻力臂都是滑輪的半徑r。根據杠桿原理，Fr1=Wr2。它的機械優勢是改變動力的方向。如果要把物體舉到高處，可以用向上的力，比如天車，也可以用向下的力，方便工作。
活動滑車
軸隨著重量移動的滑輪。它本質上是壹個杠桿，其動力臂是阻力臂的兩倍。根據杠桿平衡原理，wr = f 2r，其機械優勢改變力的方向。它的方向與物體運動的方向壹致。
滑輪組
動滑輪和天車的組合稱為“滑輪組”。因為移動滑輪可以省力，天車可以改變力的方向。如果幾個動滑輪與天車組合成壹個滑輪組，力的大小和方向都可以改變。普通滑輪組由相同數量的天車和動滑輪組成。這些滑輪或者從上到下交替位於同壹個輪架(或稱“輪軸”)上，或者安裝在同壹根軸上彼此相鄰。繩子的壹端固定在上輪架上，相當於綁在壹個固定的懸掛裝置上，然後繩子依次纏繞在每個下動滑輪和上天車上。用F力拉動無約束端的繩子，拉動的重物掛在活動輪架上。繩子的所有部分都可以認為是相互平行的。當拉力與重量平衡時，重量W將由每段繩子平均承受。如果有n個天車和n個動滑輪，運動是勻速的，那麽所需的F力還是和上面壹樣。所以提重物的時候可以省力。傳動比為F∶W=1∶2n。註意，使用滑輪組時，不能節能，只能節能，但節能是以距離(即行程)為基礎的。前面分析的天車、動滑輪、滑輪組都是在不考慮滑輪重力和滑輪與軸之間摩擦阻力的情況下得出的結論。但在使用中，實際存在車輪重量和摩擦阻力，所以實際使用的力更大。
差動滑輪
鏈式提升機是壹種用於提升的滑輪組。上圖為天車，由安裝在同壹根軸上的兩個不同直徑的圓盤A和B組成。下面是動滑輪，用鐵繩與上面的天車連接，形成滑輪組。如果大輪A半徑為R，小輪B半徑為R，如圖1-25。當動力F拉鏈使大輪轉動壹周，動力F拉鏈下移2πr，大輪上緊鏈條2πR，此時小輪也轉動壹周，鏈條長度降低2πR，所以動滑輪的高度和重量W上升，因為2R大於(R-r)，差動滑輪的機械效益大於1。如果提高機械效益，可以同時減小兩個車輪的半徑差。這種機械又叫“葫蘆”，既可以手動驅動，也可以電動驅動。鏈條關閉了。為了防止滑輪和鏈條之間的滑動，滑輪上有齒與鏈條配合。
傾斜
壹種簡單的機器，可以用來克服垂直提升重物的困難。距離比和力比都依賴於簡單的機械。
傾角如果摩擦小，可以實現高效率。f表示力，L表示斜面的長度，H表示斜面的高度，物體的重量是g..不管無用的抵抗，按照工作的原則。得到FL=Gh。實驗表明，沿光滑斜面向上拉重物的數學上重要的拉力F小於重物的重力G，即利用斜面可以省力。當斜面高度不變時，不同長度L的斜面所需要的拉力不同:L越長，F越小，越省力，斜面越長，越省力，但浪費了距離。
螺旋形
屬於斜面之類的簡單機器。比如螺旋千斤頂，可以頂起重物，是壹種省力的機器。千斤頂由壹根在內螺紋管中旋轉上升的外螺紋桿組成，用來頂起重物。根據做功原理，螺桿在力F的作用下旋轉壹周，F對螺桿做的功為F2 π L..螺桿每旋轉壹周，重物被提升壹個螺距(即兩螺紋間的垂直距離)，螺桿對重物所做的功為Gh。根據功的原理，用很小的力就可以舉起很重的物體。螺旋因為摩擦效率低。即便如此，力比G/F還是很高，距離比由2π L/h決定..螺釘的使用壹般可分為三類:緊固、傳力和傳遞。
齒輪和齒輪組
兩個相互嚙合的齒輪處於平衡狀態時並不省力，因為齒輪的本質是兩個等臂杠桿，所以相互嚙合的齒輪並不省力，只省轉數。
砍
又稱“楔”，俗稱“楔子”。它是壹種簡單的機器，它的橫截面是三角形(等腰三角形或直角三角形)。三角形的底邊叫做開叉的背面，另外兩條邊叫做開叉的邊。如果力F作用在劈背上，作用在被劈物體上的力被劈邊分成兩部分，如圖1-26所示。p是楔子上的阻力。如果忽略楔形體與物體之間的摩擦力，利用力的分解方法可以知道P垂直於楔形體的斜面。P的作用可分為兩個分量:壹個是垂直於楔的方向，其大小等於P COS α，對運動沒有影響；另壹種與楔的運動方向相反，大小等於p sin α，阻礙運動。所以當f = 2p sin α時，劈分可以前移，所以P與F之比等於劈分面長度與劈背厚度之比，所以劈背越薄，劈分面越長越省力。劈有多種用途，可用作切割工具，如刀、斧、刨、鑿、鏟等。可用於緊固物體，如鞋楦的榫、斧柄等，楔入使之緊固；也可用於吊裝，如修房子時換柱、吊梁等。
成功
它是描述物體狀態變化過程的物理量和能量變化的量度。工作的概念來源於日常生活中的“工作”二字。在物理學中，它有特殊的含義。當壹個物體受到恒力F的作用，力的作用點的位移為S時，這個功等於力和距離的乘積。對於初中生來說，只要明確“在壹個力的作用下，物體沿力的方向經過了壹段距離，那麽這個力對物體做了功”，指的是物體在壹個恒力的作用下，沿力的方向做單向直線運動的情況，那麽就可以用公式W=FS來計算功。當物體在恒力作用下做非單向直線運動時，如垂直向上拋擲運動、水平拋擲運動、傾斜拋擲運動等。，而且力和物體運動的方向不壹定相同，對功的理解應該深化為“力對物體所做的功等於力、力作用點的位移和力與位移夾角的余弦的乘積”，即W=FScosα。其中W代表外力F對物體所做的功，S代表物體移動的距離，α代表F和S之間的夾角..根據公式，本文研究了力對物體做功的幾種情況:1。當α = 0，W=FS，力對物體做正功；2.當0；cosα& gt；0，力f的有效分量Fcosα與物體的運動方向壹致，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& gt；在90度，-1 < cosα& lt；0，然後w
工作原理
又稱“機械工作原理”。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，使用任何機械都不能省工。動態功w移動，也稱為輸入功或總功。阻力功W阻力包括克服有用阻力的W有用(也叫輸出功)和克服無用阻力的W無用(也叫損失功)，即W動力=W阻力=W有用+W無用。也可以寫成W輸入=W輸出+W損耗。工作原理是機械的基本原理。為了節省勞動力，妳需要移動更多的距離，為了移動更少的距離，妳需要更加努力，並且妳不能使用任何機械來節省工作。在機械做功的過程中，只有在沒有無用阻力，機械本身勻速運動的理想條件下，有用功才等於總功，效率為100%。實際上必然有無用的阻力，效率必然小於100%，也就是說，在實際情況下使用任何機械總是費力的。應該清楚，只有在理想條件下，有用功才等於總功。
鞏崢
當作用力的方向與力的作用點的位移方向的夾角小於90°且大於等於0°時(即α為銳角)，按公式作用力A作功為正..當力F與位移S的夾角α = 0時，W = fscos 0 = fs，F做最大正功；0 & ltα& lt；
消極工作
當力點的力方向與位移方向的夾角大於90°且小於等於180時，則cos α < 0，根據公式功為負。當壹個力對壹個物體做負功時——A表示受力物體做了正功克服阻力。這兩種說法描述了同壹個物理過程。比如空壓機中的空氣對活塞做負功，也可以說活塞克服空氣的壓力做正功。再比如，汽車突然剎車，車輪停止轉動，輪胎在地面滑行，那麽摩擦力對汽車做負功，反過來也可以說汽車克服摩擦力做正功。
力量
功與完成工作所花時間的比值稱為“功率”。最初將功率定義為“單位時間內所做的功”，是指做功的速度不變的情況，初中生容易掌握。定義為“功與完成這些功所用時間之比”的功率是指功的速度不變時的平均功率和瞬時功率。對於工作速度不均勻的情況，如果時間較長，就是平均功率；時間趨於零，這個速率只能代表機器在壹段時間t內的平均功率，公式P=Fv計算的功率有不同的含義。如果速度V代表平均速度，那麽P代表平均功率。如果V代表瞬時速度，那麽P代表機器在某壹時刻的瞬時功率。公式中，力是矢量，速度也是矢量，功率是標量。方法:壹種是“標量積”；壹個是“矢量積”。兩個矢量的“標積”是壹個標量，它的大小(к)是兩個矢量的大小與兩個矢量夾角的余弦的乘積，用公式P=Fv表示。實際上P應該是向量和向量的標量積，也就是得到的冪P應該是標量。關於公式P=Fv中F和V的反比關系，要明確不能脫離具體條件，防止得出謬誤的結果。因為機器的牽引力受機器的速度、結構和運行條件的限制，所以任何機器的正常功率和最大作用力在設計和制造時都已規定。超過最大力範圍，牽引力與速度成反比關系，不適用。另壹方面，機器的牽引力不可能趨近於零，機器的速度可以無限提高。因為任何機器在工作時都會受到阻力，阻力也與機器的速度有關。即使沒有負載，零件之間的摩擦阻力仍然存在。為了維持機器的運轉，發動機的牽引力不應小於其受到的阻力。因此，它的速度不可能無限提高。所以任何機器都有壹定的最大輸出功率和壹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)，縮寫為瓦特，單位符號是w，瓦特是壹個小單位，技術上通常用千瓦作為功率的單位。以前有爾格/秒，牛頓米/秒，千克力米/秒。區間t內的平均功率，當物體受到恒力時，也可以表示為p = f，其中是壹定時間內的平均速度。平均功率隨著所用時間的不同而不同，所以在說平均功率的時候，壹定要指出哪個時間段的平均功率。請參見電源欄。
瞬時功率
即“瞬時功率”，簡稱功率。描述某壹時刻機器在物體間運動的瞬時速度的乘積。在做平均速度的時候，P當然代表平均功率。如果做瞬時轉速，那麽P代表機器在某壹時刻的瞬時功率。勻速運動時，瞬時功率和平均功率相同。杠桿概念:當力點與支點的距離小於阻力點與支點的距離時，省力。當力點與支點的距離大於阻力點與支點的距離時，就費力了。當力點與支點的距離等於阻力點與支點的距離時，既不省力也不費力。
編輯此段落分類
第壹種分類
第壹種杠桿:力F和有用阻力W分別在支點兩側。這種杠桿既不省力也不費力。比如剪金屬片的剪刀，刀刃短，機械效益遠大於1。這是因為金屬板比較硬，刀片短，手柄長，也就是動力臂比阻力臂大，可以用的力比較小。屬於這種情況的杠桿還包括鋼絲鉗等等。家裏裁縫和剪布的剪刀，基本都是和刀刃壹樣長，也就是動力臂和阻力臂相等，屬於不費力不費力的類型。因為布料的厚度比較薄，不需要太大的力，所以如果是直剪的話刀口要長壹點，所以力度不大，把布料剪直。也屬於這種類型的是物理規模。再比如理發用的剪刀，刀刃長，也就是動力臂比阻力臂小，其機械效益小於1。這是因為剪頭發不需要太大的力量，刀口更長，所以剪的更快更整齊。第二種杠桿:支點和發力點分別在有用阻力點的兩側。這種杠桿的動力臂大於阻力臂，其機械效益總是大於1，所以總是比較省力。比如用鍘草機稭稈，獨輪車都是這樣的杠桿。第三種杠桿:支點和有用阻力點分別在力量點的兩側。這種杠桿的動力臂比阻力臂小，機械效益總是小於1，所以總是費力。比如縫紉機的踏板，裝食物的竹夾，都屬於這種杠桿。
第二種分類方法
第壹種杠桿:是省力杠桿，即動力臂大於阻力臂。比如羊角錘，木工鉗，獨輪車，蘇打板，鍘草機等等。第二種杠桿是費力杠桿，即動力臂比阻力臂小。比如鑷子，釣魚竿，理發用的剪刀。第三種杠桿:既不省力也不費力的杠桿，即動力臂等於阻力臂。其機械效益等於1。如姚平和天車。