1．斜面；2．杠杆；3．轮轴；4．滑轮。斜 面斜坡如何成为斜面机械的一个实例？当人试图抬起很重的物体时，斜面机械是非常有帮助的。

例如，搬运工把重物装进卡车时，不是直接抬进去，而是使用斜面机械。通过使用斜坡（斜面机械的一种），搬运工能把物体拖上斜坡；尽管在斜坡上走过的距离比直接把物体抬进卡车的距离长了很多，但所需的力量却小了很多。虽然使用的力减少了，但因为所经过的距离更长，因此所做的功与直接将物体抬进卡车所做的功是一样的。

把斜面作为简单机械使用的第一人是谁？没有人确切知道是谁发明了斜面机械，但人们都确信埃及人在建造金字塔时使用了斜面工具。一些历史学家认为当时人们使用的斜坡的长度超过了1千米，这样奴隶们才能拖拽重达几百吨的巨大岩石，尽管搬运的距离变长了，而需要的力却明显减小了，这对于搬运工来说容易了很多。有趣的是，另一些历史学家则坚决认为埃及金字塔的巨石是利用杠杆原理搬运上去的。实际上，在埃及的很多古老的墓地和大型历史遗迹中都发现了记录埃及金字塔建造过程的古老图画。

坚决认为使用了杠杆的历史学家拒绝接受斜面理论，因为他们相信在某种程度上，比起建造金字塔本身，人们不会用更多的精力和体力来建造斜坡。比如，伟大的基奥普斯金字塔建造斜坡所需的原料将是建造金字塔本身所需原料的很多倍。建造土垒斜坡存在的问题是为了使这个斜坡保持牢固，所需的材料体积大约是斜坡高度的3次方。楔子是简单机械吗？楔子是能被移动的斜面。

凿子、刀、短柄小斧、木匠使用的刨子和斧子都是楔子的实例。楔子可以只有一个斜面，比如木匠的刨子；也可以有两个斜面，比如刀刃。螺丝是什么类型的简单机械？螺丝刀是一个工具，同时也是一个螺丝。如果从螺丝杆上将螺丝旋转锋展开，就会展现出一个长的斜坡。螺丝主要有两种使用方式。第一种是将多个物体固定在一起。简单的例子包括木螺丝和金属螺丝，瓶子、罐子上的螺孔。螺丝还能提供作用在物体上的力。

老虎钳、压榨机、夹具、活动扳手、手摇曲柄钻和拔软木塞的瓶塞钻中应用的螺丝是这种使用方法的实例。当一个力被作用在螺丝帽上时，这个螺丝就作为一个简单的工作机械。例如，一个人可以通过旋转螺丝刀来给木螺丝施加力量。这个力通过螺丝的螺线部分向下传递到螺丝的尖端。螺丝尖进入木头的运动是机械的阻力造成的。

螺丝刀每旋转一周，螺丝尖只进入木头一螺纹的距离。相邻的两个螺纹之间的距离叫做倾斜度。倾斜度越低的螺丝（即螺纹之间离得更近），机械利益越大，更容易被拧进木头里，因为这样的螺丝有更多的旋转-也就是更大的距离，其结果是需要更小的力就可以将它拧进物体中。

谁发明了螺丝？阿基米德研究并发展了用数学来计算杠杆的机械利益，他还发明了阿基米德螺旋（斜面和新式螺丝的变异），这是一种能从水塘和水井中提水的机械。通过反转螺丝的运动，尘土、岩石和水等物质能向螺丝的斜面上移动。

螺丝和钻头用类似的方法在反转时带出锯末。螺丝每旋转一周，物质被举起的高度与螺丝相邻两个螺纹之间的距离相同。杠 杆杠杆是什么？杠杆是由一根支撑在已知点上的结实的杆组成，这个已知点叫做支点。作用在杠杆某个点上的力是为了移动某个物体。而我们知道的阻力是作用在杠杆上的其他点上的力。常见的杠杆实例是撬棍，它被用来移动像岩石这样的重物。使用撬棍时，将其一端放在岩石下，杠杆被支撑在靠近岩石的某个点（支点）上。

然后人在撬棍的另一端使用力将岩石撬起。“运动”一章阐明了在离支点或转轴尽可能远的地方施加一个力能增大力矩。因此，一个人为了移动物体，使用的杠杆越长，他需要使用的力就越小。

如阿基米德曾做过怎样的用杠杆移动地球的声明？公元前3世纪，当阿基米德在做关于杠杆的实验时曾说：“给我一个坚固的支点，我能撬动整个地球。”他所指的是使用杠杆来实现这一假设。在理论上，这是可行的：如果具有一个足够长的杠杆和一个地球之外的支点，人可以移动地球。

果使用的杠杆足够长，再重的物体也能被移动。什么是第一类杠杆？第一类杠杆是指支点在施力点与受力点之间的杠杆。第一类杠杆由一个使用者提供的力臂，一个被称为支点的枢纽点和一个为了举起或移动物体所设置的阻力共同构成。例如，孩子们玩的跷跷板就属于第一类杠杆。当一个孩子坐在跷板上升时，他坐在阻力臂上；而脚在地面上的孩子正坐在力臂上。船桨和撬棍是第一类杠杆的其他实例。

剪子是杠杆吗？剪子是在同一支点同时工作的两个第一类杠杆。对剪子来说，每一片剪刀都是一个杠杆，当力作用在剪子的把手上时，这两个杠杆在同一支点上转动。相互之间越来越紧密时，就能用它们锋利的刀刃剪开东西。什么是第二类杠杆？

第二类杠杆是施力点与受力点在支点同一边，并且受力点在施力点与支点之间的杠杆。第二类杠杆的一个例子就是在公元4世纪时由中国人发明的手推车。在这个例子中，支点是手推车的轮子，受力点是车上的泥土，施力点是车把。

第三类杠杆的例子有哪些？同第二类杠杆一样，第三类杠杆的施力点和受力点也都在支点的同一边，但在第三类杠杆中，受力点与离支点的距离要比施力点与离支点的距离远得多。这样会产生一个小于1的机械利益。虽然这样会需要更多的力，但它增加了杠杆的动量。

与使用第一类杠杆可以更容易地抬起物体不同，使用第三类杠杆可以使手移动更少的距离。第三类杠杆的例子包括鱼竿，阻力来自鱼，作用力（钓鱼者的手）离支点的距离更近。在这个事例中的支点就在鱼竿与钓鱼人身体接触的部位。另一个第三类杠杆的例子是棒球棒。手离支点非常近，支点在球棒的尾部，而在球棒击球时，为了将球打出，阻力臂快速地移动。

滑 轮什么是滑轮？当无法利用斜坡将物体升高到一定高度时，可使用一组滑轮和绳子以便获得机械利益。滑轮是边缘上缠着绳子的轮子（轮子的中心有一个轴承）。古代亚述人用一个简单的滑轮将物体提升到屋顶。使用一个定滑轮没有机械利益，但却可以让人向上拉物体而不是向上推或提物体。单个的定滑轮完全改变了力的方向。希腊人和罗马人是怎样提高滑轮的机械利益的？

希腊人和罗马人使用缠绕在一根绳子上的多个滑轮以便用更少的力量来提升物体。通常情况下，滑轮的数量越多，机械利益就越大。在一个十分简单的装置中，罗马人使用5个滑轮使机械利益达到了使用1个滑轮时的5倍。这种多滑轮装置被称为滑车。为了更好地调整滑车装置，古代的工程师建造了与顶端滑轮有关联的机械吊车，以便将物体提升得比建筑物屋顶还要高。

阿基米德甚至还设计了一艘多滑轮滑车装置的帆船，船长一人就能独自驾驶。轮 轴什么是轮轴？轮轴是与一个被称为轴的中心杆相关联的圆盘，这个圆盘能绕着轴进行旋转。汽车里的方向盘是一个轮轴。我们握在手中并提供转矩的部位叫做方向盘，它转动一个很小的轴。与轴的直径相比，方向盘的直径越大，机械利益就越大。

轮轴是什么时候发明的？历史学家认为在公元前1世纪或公元前2世纪，欧洲人可能最先研制了一种叫做旋转手推磨的装置。这个装置由一个与轴相关联的曲柄构成，用曲柄转动一个圆形磨盘来磨谷物。这种旋转手推磨是轮轴机械的第一个标志。螺丝刀是怎样的轮轴？不使用任何工具徒手松螺丝十分困难，而且几乎是不可能的。一把螺丝刀通过为旋转提供更大的转矩来帮助完成这一工序。螺丝刀的柄（最好是粗一些的）是轮子，而金属杆是轴。

螺丝刀柄的直径越大，紧螺丝或者松螺丝时所需的力就越少。齿轮踏车是什么？踏车是怎样帮助发展齿轮的？轮轴发明后不久，踏车就开始在整个欧洲的磨坊中被使用。踏车要求一个人或者几个人站在我们今天称之为松鼠轮的装置里。松鼠轮原本是用来训练啮齿目宠物的圆轮。改良的松鼠轮被垂直放置，因此人在行走时能保持直立。与轮子相关联的轴是水平的，但为了磨谷物，轴必须是垂直的，以便转动磨盘。

通过这些改造，人们发明了齿轮。人们使用轮轴是为了实现机械利益，与此不同的是，使用齿轮的目的是为了改变方向。因此人们利用踏车来提高磨谷物的效率。一个有偏角的松鼠轮是一个平台，它以中心为基点倾斜，上面有可供踩踏的木脊。