2 齿轮的认识

学习目标：制作一个简单的风扇模型认识齿轮的基本特性在夏天你们靠什么东西来降暑呢？比如：风扇、扇子等等。下面我们搭建一个风扇的模型，一定要飞快的转动起来。搭建步骤：做好了：用手摇动一下这个风扇的手柄，风扇是不是已经转动起来了。看看是我们手柄转动的速度快还是扇叶的转动速度快。很明显是扇叶的转动速度快，你知道是为什么吗？我们看看手柄的转动是如何传动到扇叶上的。这个风扇上我们使用了2个齿轮，一个小齿轮，一个大齿轮。小齿轮的齿数是12，大齿轮的齿数是20.当我们转动手柄使大齿轮转动过一个齿的时候，小齿轮也会跟着转动过一个齿，当大齿轮转动一圈，也就是2个齿的时候，小齿轮一共转动了20除以12圈，也就是1又三分之二圈。这就是为什么扇叶转动的速度比手柄转动的速度快的原因了。这里我们就知道了，大齿轮带动小齿轮的时候速度会增加，这就是齿轮的一个特性，可以变速。但反过来我们想想，当用小齿轮带动大齿轮的时候，速度会不会变慢呢？可以试验一下，用手转动风扇的扇叶，看看手柄的转动速度，是不是变慢了。所以，当小齿轮带动大齿轮的时候，速度会变慢，当大齿轮带动小齿轮的时候，速度会增加。我们怎么样可以让风扇进一步变快呢?我们可以加快手柄的转动速度，这个方法可行。能不能在转动手柄速度不变的情况下使风扇的速度更快呢？我们改变一下风扇的结构：我们在风扇的传动结构中又加入了一大一小2个齿轮，这次转动一下手柄，风扇的速度是不是更快了。这种结构我们称之为齿轮组，这4个齿轮构成了2级变速。但你有没有感觉，手柄转动的时候比之前费力了一些。也就是说，我们虽然获得了高的速度，当手柄转动时却费力了。你可能会想，如果按照这个方法再增加若干组齿轮，那么风扇的速度不是更快了吗，或者干脆我们无限增加齿轮，能不能实现手柄只需要转动一点，风扇就可以高速运行呢？这是没法实现的，因为随着齿轮的增加，风扇的转动速度是加快了，但手柄的转动需要更大的力气，当齿轮增加到一定程序，我们就转不动手柄了。实际上刚才我们制作了一个微型的变速箱，这个变速箱有一个输入端----手柄，有一个输出端----带动风扇扇叶的轴。这个变速箱既可以增加速度，也可以减慢速度，比如我们将风扇的扇叶的轴作为输入，手柄作为输出，就可以减速了。小结：今天我们认识了齿轮，知道了齿轮的基本特性，小齿轮带动大齿轮速度会变慢，但力量会增加，大齿轮带动小齿轮，速度会增加，但力量会减小。