5.改變世界的機(jī)械

1、,11.5 改變世界的機(jī)械,通江中學(xué) 楊亞,FR=Gr,F,G,r,R,輪軸：由兩個(gè)半徑不等的圓柱體固定在同一軸線上組成，大的稱(chēng)為輪，小的稱(chēng)為軸。,生活中的輪軸：,圖中所示是自行車(chē)上兩個(gè)典型的輪軸裝置，從圖中可知腳踏板與_組成了一個(gè)_輪軸，飛輪與_組成了一個(gè)_輪軸。,費(fèi)力,齒輪盤(pán),省力,后車(chē)輪,2.斜面,斜面可以省力，但費(fèi)距離。,根據(jù)功的原理，使用任何機(jī)械都不能省功。如果不計(jì)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(zhǎng)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(jì)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(fèi)距離。,盤(pán)山公路,從蒸汽機(jī)的發(fā)明，到電力機(jī)械，到神七發(fā)明. . 天上飛的，海里游的，陸上行的，無(wú)不與物理學(xué)的發(fā)展有關(guān)。 人類(lèi)正制造出各式各樣的，龐大的，精密的機(jī)械，機(jī)械的創(chuàng)新，形成先進(jìn)生產(chǎn)力，改變著我們的世界。,改變世界的機(jī)械,蒸汽火車(chē),蒸汽火車(chē)是世界

3、上第一代的火車(chē)，是利用煤為動(dòng)力，蒸汽機(jī)為核心的最初級(jí)最古老的火車(chē)。蒸汽火車(chē)通過(guò)用煤燒水，使水變成蒸汽，從而推動(dòng)活塞，使火車(chē)運(yùn)行。在人們的心目中，氣勢(shì)磅礴的蒸汽機(jī)車(chē)具有一種特殊的意味，因?yàn)樗詿o(wú)比的巨力開(kāi)啟過(guò)人類(lèi)歷史上一個(gè)嶄新的時(shí)代。,20世紀(jì)初，美國(guó)的萊特兄弟在世界的飛機(jī)發(fā)展史上做出了重大的貢獻(xiàn)。在1903年制造出了第一架依靠自身動(dòng)力進(jìn)行載人飛行的飛機(jī)“飛行者”1號(hào)，并且獲得試飛成功。他們因此于1909年獲得美國(guó)國(guó)會(huì)榮譽(yù)獎(jiǎng)。自從飛機(jī)發(fā)明以后，飛機(jī)日益成為現(xiàn)代文明不可缺少的運(yùn)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(jī),2005年11月初，中國(guó)鐵道部與德國(guó)西門(mén)子公司在德

4、國(guó)簽下了63.5億人民幣購(gòu)買(mǎi)60列高速列車(chē)的協(xié)議。 2008年，這批列車(chē)首先運(yùn)行于北京-天津線路。該列車(chē)時(shí)速300公里，行駛非常平穩(wěn)，車(chē)門(mén)自動(dòng)感應(yīng)。,現(xiàn)代火車(chē),現(xiàn)代火車(chē),英國(guó)政府計(jì)劃在未來(lái)十年內(nèi)在全國(guó)推廣時(shí)速可達(dá)362公里的列車(chē)。 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(lái)更高品質(zhì)的享受。它配備了多節(jié)視野開(kāi)闊的車(chē)廂，車(chē)廂內(nèi)有兩層高的觀景臺(tái)。還設(shè)計(jì)了可舉行家庭聚會(huì)和商業(yè)會(huì)議的玻璃艙包間及供兒童玩耍的游樂(lè)區(qū)。,現(xiàn)代飛機(jī)空客A380,空客A380是歐洲空中客車(chē)工業(yè)公司研制生產(chǎn)的世界最大的客機(jī)。它在2005年4月進(jìn)行了首航，在2007年10月進(jìn)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(chǎng)上30年的壟斷地位，成為載客量最大的民用客機(jī)。2012年3月，南航第三架A380正式投入運(yùn)營(yíng)北京-香港航線。,空客A380機(jī)艙內(nèi)部,日本未來(lái)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(jì)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(lái)非常像很多科幻大片里面的未來(lái)太空飛船。 這艘巴士總噸位114噸，全長(zhǎng)30.5米，全寬8米，可搭載旅客171名。這或許是未來(lái)人們乘坐交通工具的又一選擇。,“遠(yuǎn)大湖號(hào)”油輪,“遠(yuǎn)大湖”號(hào)超級(jí)油輪是我國(guó)第一艘自行設(shè)計(jì)的油輪，船艙總?cè)萘肯喈?dāng)于裝載200萬(wàn)桶原油。續(xù)航能力2

6、萬(wàn)多海里，可實(shí)現(xiàn)一人駕駛操作和無(wú)人機(jī)艙，在空載情況下能抵御9級(jí)大風(fēng)?！斑h(yuǎn)大湖”號(hào)超級(jí)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(huì)日本館內(nèi)機(jī)器人,正在講解的主持人機(jī)器人,表演小提琴獨(dú)奏的機(jī)器人,納米蜘蛛機(jī)器人,2010年5月，美國(guó)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(jī)器人，它們能夠跟隨DNA的運(yùn)行軌跡自由地行走、轉(zhuǎn)向以及停止。這種納米蜘蛛機(jī)器人只有4納米長(zhǎng)，比人類(lèi)頭發(fā)直徑的十萬(wàn)分之一還小。這一進(jìn)展的強(qiáng)大之處在于：一旦被編程，納米蜘蛛機(jī)器人就能夠自動(dòng)完成任務(wù)。納米蜘蛛機(jī)器人可以用于幫助人類(lèi)識(shí)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(dòng)脈血管垃圾等。,未來(lái)10大必要科技發(fā)明,海洋殖民地是理論上人類(lèi)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(shì)包括：擴(kuò)展人類(lèi)活動(dòng)范圍和擴(kuò)大地球資源使用，還可為人類(lèi)未來(lái)的太空殖民積累經(jīng)驗(yàn)。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(chē)等類(lèi)型的交通工具，使用先進(jìn)的技術(shù)，預(yù)計(jì)交通工具的速度可達(dá)到500-8000公里/小時(shí)。這將如何實(shí)現(xiàn)呢？計(jì)劃建造這樣的隧道實(shí)際上目前離設(shè)計(jì)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(wàn)

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(gè)城市成為一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)區(qū)，其最終目標(biāo)是提供全球性無(wú)線訪問(wèn)服務(wù)。 這將如何實(shí)現(xiàn)呢？實(shí)際上，此項(xiàng)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(jìn)行維護(hù)。一旦該網(wǎng)絡(luò)建成，將使人們的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)進(jìn)入一個(gè)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(guò)機(jī)械形式更換或增強(qiáng)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(jì)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(gè)區(qū)域使一個(gè)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(dá)太空。這將如何實(shí)現(xiàn)呢？從理論上顯示反重力是可能實(shí)現(xiàn)的。簡(jiǎn)單來(lái)講，數(shù)以千計(jì)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(gè)反方向作用力。,5、反重力器,萬(wàn)能藥是可以治愈所有疾病，并且延長(zhǎng)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(shí)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(duì)萬(wàn)能藥的研制帶來(lái)更多的可信性，很可能我們

10、這一代人中能夠?qū)崿F(xiàn)萬(wàn)能藥的成功研制。,6、萬(wàn)能藥,能量保護(hù)罩是力場(chǎng)形式，通過(guò)偏移或吸收碰撞力量，可用于防護(hù)武器的攻擊或暴風(fēng)雨等自然力量的侵襲。這項(xiàng)科學(xué)計(jì)劃可適用于地球表面，或是太空中保護(hù)一個(gè)物體。其工作原理是吸收或驅(qū)散前來(lái)攻擊侵襲的能量，延長(zhǎng)攻擊的時(shí)間使攻擊力逐漸削弱，最終在保護(hù)罩的抵制下瓦解。,7、能量保護(hù)罩,8、太空電梯,科學(xué)家提議建造太空電梯意在實(shí)現(xiàn)從地球表面向太空傳輸物體。 這將如何實(shí)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(shí)，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(wú)需使用火箭推進(jìn)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(lèi)對(duì)某個(gè)潛在適合人類(lèi)居住的星體改造，改造成類(lèi)似地球的大氣層、溫度、地貌或生態(tài)結(jié)構(gòu)，以適合人類(lèi)的居住。這將如何實(shí)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(gè)可居住的場(chǎng)地，最終無(wú)數(shù)個(gè)這樣的生活基地遍布整個(gè)星球。