5.改變世界的機械

1、,11.5 改變世界的機械,通江中學(xué) 楊亞,FR=Gr,F,G,r,R,輪軸：由兩個半徑不等的圓柱體固定在同一軸線上組成，大的稱為輪，小的稱為軸。,生活中的輪軸：,圖中所示是自行車上兩個典型的輪軸裝置，從圖中可知腳踏板與_組成了一個_輪軸，飛輪與_組成了一個_輪軸。,費力,齒輪盤,省力,后車輪,2.斜面,斜面可以省力，但費距離。,根據(jù)功的原理，使用任何機械都不能省功。如果不計物體與斜面之間的摩擦力，則力F做的功，等于直接將物體舉高做的功。 即FL=Gh.因此，斜面長是斜面高的幾倍，拉力或推力就是重力的幾分之一。,利用斜面做功，W總=Fs, W有用=Gh.,2、沿光滑斜面把一物體由地面勻速拉到h

2、高處，沿斜面向上的拉力是F1，所做的功是W1；利用定滑輪（不計摩擦）將同一物體由地面勻速上升到h高處，所用的拉力為F2，所做的功是W2，下列關(guān)于力和功的關(guān)系式中，正確的是（ ） A. F1F2，W1=W2 B. F1F2，W1=W2 C. F1F2，W1W2 D. F1F2；W1W2,A,螺旋特殊的斜面,螺旋可以看做是繞在圓柱上的斜面。省力但是費距離。,盤山公路,從蒸汽機的發(fā)明，到電力機械，到神七發(fā)明. . 天上飛的，海里游的，陸上行的，無不與物理學(xué)的發(fā)展有關(guān)。 人類正制造出各式各樣的，龐大的，精密的機械，機械的創(chuàng)新，形成先進生產(chǎn)力，改變著我們的世界。,改變世界的機械,蒸汽火車,蒸汽火車是世界

3、上第一代的火車，是利用煤為動力，蒸汽機為核心的最初級最古老的火車。蒸汽火車通過用煤燒水，使水變成蒸汽，從而推動活塞，使火車運行。在人們的心目中，氣勢磅礴的蒸汽機車具有一種特殊的意味，因為它曾以無比的巨力開啟過人類歷史上一個嶄新的時代。,20世紀(jì)初，美國的萊特兄弟在世界的飛機發(fā)展史上做出了重大的貢獻。在1903年制造出了第一架依靠自身動力進行載人飛行的飛機“飛行者”1號，并且獲得試飛成功。他們因此于1909年獲得美國國會榮譽獎。自從飛機發(fā)明以后，飛機日益成為現(xiàn)代文明不可缺少的運載工具。它深刻的改變和影響著人們的生活。,萊特兄弟與歷史上第一架飛機,2005年11月初，中國鐵道部與德國西門子公司在德

4、國簽下了63.5億人民幣購買60列高速列車的協(xié)議。 2008年，這批列車首先運行于北京-天津線路。該列車時速300公里，行駛非常平穩(wěn)，車門自動感應(yīng)。,現(xiàn)代火車,現(xiàn)代火車,英國政府計劃在未來十年內(nèi)在全國推廣時速可達362公里的列車。 這款名叫“水星”的鐵路交通工具不僅速度快、外型靚麗，而且可以給乘客帶來更高品質(zhì)的享受。它配備了多節(jié)視野開闊的車廂，車廂內(nèi)有兩層高的觀景臺。還設(shè)計了可舉行家庭聚會和商業(yè)會議的玻璃艙包間及供兒童玩耍的游樂區(qū)。,現(xiàn)代飛機空客A380,空客A380是歐洲空中客車工業(yè)公司研制生產(chǎn)的世界最大的客機。它在2005年4月進行了首航，在2007年10月進行了第一次商業(yè)飛行。A380在

5、投入服務(wù)后，結(jié)束了波音747在市場上30年的壟斷地位，成為載客量最大的民用客機。2012年3月，南航第三架A380正式投入運營北京-香港航線。,空客A380機艙內(nèi)部,日本未來世界“水上巴士”,2012年1月，在日本Sumidada河，由日本松元零士設(shè)計的水上巴士在水中正式航行。鮮亮的金屬線條以及綠色的玻璃罩外表，使得這艘水上巴士看起來非常像很多科幻大片里面的未來太空飛船。 這艘巴士總噸位114噸，全長30.5米，全寬8米，可搭載旅客171名。這或許是未來人們乘坐交通工具的又一選擇。,“遠(yuǎn)大湖號”油輪,“遠(yuǎn)大湖”號超級油輪是我國第一艘自行設(shè)計的油輪，船艙總?cè)萘肯喈?dāng)于裝載200萬桶原油。續(xù)航能力2

6、萬多海里，可實現(xiàn)一人駕駛操作和無人機艙，在空載情況下能抵御9級大風(fēng)?！斑h(yuǎn)大湖”號超級油輪由南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司建造，2002年12月20日投入使用。,上海世博會日本館內(nèi)機器人,正在講解的主持人機器人,表演小提琴獨奏的機器人,納米蜘蛛機器人,2010年5月，美國哥倫比亞大學(xué)的科學(xué)家成功研制出一種由DNA分子構(gòu)成的納米蜘蛛機器人，它們能夠跟隨DNA的運行軌跡自由地行走、轉(zhuǎn)向以及停止。這種納米蜘蛛機器人只有4納米長，比人類頭發(fā)直徑的十萬分之一還小。這一進展的強大之處在于：一旦被編程，納米蜘蛛機器人就能夠自動完成任務(wù)。納米蜘蛛機器人可以用于幫助人類識別并殺死癌細(xì)胞，還可以幫助人們完成外科手術(shù)，

7、清理動脈血管垃圾等。,未來10大必要科技發(fā)明,海洋殖民地是理論上人類永久性在海洋“居住”，可能漂浮在水面上、或固定在海底以及存在于海底與水面之間。 海洋殖民地的優(yōu)勢包括：擴展人類活動范圍和擴大地球資源使用，還可為人類未來的太空殖民積累經(jīng)驗。殖民地可以利用潮汐能量制造電能輸出，為海洋殖民地提供基礎(chǔ)能源。,1、海洋殖民地,大西洋隧道是一種理論上的交通通道，它跨越大西洋、北美洲和歐洲之間，能夠承載火車等類型的交通工具，使用先進的技術(shù)，預(yù)計交通工具的速度可達到500-8000公里/小時。這將如何實現(xiàn)呢？計劃建造這樣的隧道實際上目前離設(shè)計概念還有很大的差距。主要的礙障是建造這樣隧道的成本，至少需要12萬

8、億美元，以及當(dāng)前建筑材料的限制。,2、大西洋隧道,地方性Wi-Fi的概念是將整個城市成為一個無線網(wǎng)絡(luò)訪問區(qū)，其最終目標(biāo)是提供全球性無線訪問服務(wù)。 這將如何實現(xiàn)呢？實際上，此項技術(shù)已在世界的許多城市存在了，然而卻并未成為互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的主流。通常，私人通信公司與當(dāng)?shù)卣献鹘⑦@樣的網(wǎng)絡(luò)并進行維護。一旦該網(wǎng)絡(luò)建成，將使人們的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)進入一個新紀(jì)元，使人們的上網(wǎng)更加便利。,3、全球地方性Wi-Fi,仿生學(xué)是指從生物學(xué)向工程學(xué)的延伸，也指工程學(xué)向生物學(xué)的拓展。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，仿生學(xué)意味著通過機械形式更換或增強身體器官。在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，仿生學(xué)引用了模擬生物學(xué)適應(yīng)環(huán)境的特殊技術(shù)，比如：船身外殼模擬了海豚的厚皮膚

9、。 目前已生產(chǎn)出許多仿生學(xué)裝置。醫(yī)學(xué)仿生學(xué)設(shè)計包括：人造心臟和耳蝸植入。,4、仿生學(xué),反重力器是建立一個區(qū)域使一個物體擺脫重力吸引作用。建造反重力器的意義在于使一些物體擺脫重力吸引抵達太空。這將如何實現(xiàn)呢？從理論上顯示反重力是可能實現(xiàn)的。簡單來講，數(shù)以千計的碰撞發(fā)生在空氣中帶電離子和中性氣體分子之間，導(dǎo)致兩者之間發(fā)生遷移變化。這將在電極上形成一個反方向作用力。,5、反重力器,萬能藥是可以治愈所有疾病，并且延長壽命的藥物。它能夠治療癌癥、艾滋病以及任何病毒。這將如何實現(xiàn)呢？從理論上講，基因醫(yī)療科學(xué)技術(shù)(尤其是遺傳基因和環(huán)境基因)和免疫系統(tǒng)的逐年提高和改善對萬能藥的研制帶來更多的可信性，很可能我們

10、這一代人中能夠?qū)崿F(xiàn)萬能藥的成功研制。,6、萬能藥,能量保護罩是力場形式，通過偏移或吸收碰撞力量，可用于防護武器的攻擊或暴風(fēng)雨等自然力量的侵襲。這項科學(xué)計劃可適用于地球表面，或是太空中保護一個物體。其工作原理是吸收或驅(qū)散前來攻擊侵襲的能量，延長攻擊的時間使攻擊力逐漸削弱，最終在保護罩的抵制下瓦解。,7、能量保護罩,8、太空電梯,科學(xué)家提議建造太空電梯意在實現(xiàn)從地球表面向太空傳輸物體。 這將如何實現(xiàn)呢？最通常的方法是采用繩索，這可以是電纜或繩鏈，當(dāng)?shù)厍蛐D(zhuǎn)時，在地面上的繩索末端可抵消重力慣性，保持繩索處于拉緊狀態(tài)。人造衛(wèi)星或宇宙飛船系在繩索上無需使用火箭推進裝置即可升空。,9、外星環(huán)境地球化,外星環(huán)境地球化是指人類對某個潛在適合人類居住的星體改造，改造成類似地球的大氣層、溫度、地貌或生態(tài)結(jié)構(gòu)，以適合人類的居住。這將如何實現(xiàn)呢？第一部分是生態(tài)合成性，將地球上的生物轉(zhuǎn)移到被瓦解的外星生態(tài)環(huán)境中，加速生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)；第二部分是地形適合性，在外星球上建造一個可居住的場地，最終無數(shù)個這樣的生活基地遍布整個星球。