带你了解螺旋和楔子

于艳　周英涛

简单机械包括六大类，分别是滑轮、杠抒、斜面、轮轴、螺旋和楔子.小到生活中的日常用品，大到航天工业，都有这些简单机械的影子.在课堂上我们已经接触过前四种简单机械，下面就让我们去了解一下螺旋和楔子吧！

什么是螺旋

螺旋是由曲线组成的圆柱状简单机械，螺旋上的曲线又被称为螺纹.其中螺纹分布在圆柱体表面的被称为阳螺旋.而螺纹分布在物体内部的叫作阴螺旋.阴、阳两组螺旋可以配合旋转，只需要旋转其中一组螺旋.两组螺旋的螺纹就可以相互咬合并相向移动.生活中最典型的螺旋就是螺杆和螺帽（如图1）.其中螺杆是阳螺旋，螺帽是阴螺旋，

当你用改锥拧螺丝钉时.随着改锥的旋转，螺丝钉在旋转的同时发生平动，这就是螺旋的特點之一，能将转动变成平动.古希腊时期科学家阿基米德就曾发明螺旋泵.通过旋转运动将尼罗河中的水沿直线从低处抽取到高处，螺旋的另外一个特点是可以省力.它的省力原理和斜面是相同的.一圈圈螺纹的长相当于斜面的长度，但不同于斜面的是，作用在螺旋上的力的方向是在不断变化的.

生活中，螺旋常常和轮轴结合起来使用，螺丝钉的螺帽部分直径较大.而螺丝钉带螺纹部分直径较细，这就构成了轮轴，因此螺丝钉可以通过较小的力旋转嵌入物体.螺旋在生活中应用十分广泛，除了螺丝钉，千斤顶、红酒开瓶器、水龙头等都属于螺旋.

什么是楔子

楔子学名叫“尖劈”，也是和斜面有关的一种简单机械.它通常由两个斜面组成.主要作用是改变力的方向，斧头和钉子就是生活中最常见的两种金属楔子，

另外，填充器物的空隙使其牢固的木橛、木片也属于楔子.在使用时，将楔子的尖端放入目标缝隙，用重物锤击楔子后方的平面端.使楔子进入物体.这样可以使物体膨胀.减小缝隙，增加压力，从而增大摩擦力，以达到固定或者衔接的作用.例如，工人师傅常常在锤头和锤柄的缝隙中钉入木楔，由于接触面粗糙程度不变，压力增大，从而增大摩擦力，使锤头紧紧套在锤柄上，另外，衣物上的拉链（如图2）也属于楔子的典型应用，

楔子和斜面也有着很密切的关系.可以把楔子想象成一个可以移动的斜面.或者是两个背靠背的斜面.所以楔子和斜面一样.越长越薄也就越省力.使用楔子时以楔子作为参照物，是物体在斜面上运动，楔子对物体所施加的力的方向.与楔子的运动方向总是垂直的（如图3）.

在生活中，人们把刀、斧等切割工具的刃部叫作劈.把一头厚一头薄的斜面木料叫作楔.劈能轻而易举地劈开坚硬的物体.楔可使物体间接触得更紧密.据说在明朝.苏州的虎丘塔因年久失修.塔身倾斜，有倒塌的危险，当时有人建议用大木柱将其撑住，可这样就会大煞风景.后来，有一和尚把木楔一个一个地从塔身倾斜一侧的砖缝中敲进去，结果扶正了塔身.可见古人就已经掌握了楔子的应用及原理.

无论哪种简单机械，在我们生活、生产中都不可缺少，它们给人类带来了很大的便利.同学们，你们也来找一找日常生活中的螺旋和楔子吧！

责任编辑 林洋

本期《嘟嘟闯关记》参考答案

1.变速自行车的变速系统的作用就是通过改变链条和前、后大小不同齿轮盘的配合来改变车速快慢.前齿轮盘越大、后齿轮盘越小时，越感到费力，速度越快，适合平路，前齿轮盘越小、后齿轮盘越大时，越感到轻松，速度越慢，适合爬坡.根据不同车手的能力，即可通过调整前、后齿轮盘的大小来调整自行车的车速，或是应对不同的路段、路况.

2.自行车的车把是轮轴，属于杠杆的变形，人们用很小的力作用在轮（车把手）上就能转动轴（车把转轴），进而来控制自行车的前进方向。

3.我们在夹菜时，先要把筷子张开一定角度，然后以拇指摁住的地方为支点，外面那根筷子在食指的压力下围绕着支点转动，注意，里面那根筷子一直没有转动，所以外面的那根筷子是杠杆.里面的筷子不是杠杆.

4.对着两个苹果中间吹气后，中间的气体流速大，根据流体压强与流速的关系可知，流速越大的位置，压强越小，所以苹果被周边的空气压向中间，使它们碰撞.

5.嘟嘟事先准备一个瓶日用橡皮塞密封的空玻璃瓶，用注射器向瓶中注入大半瓶水，再将瓶口橡皮塞上的针孔扩大，然后将小玻璃瓶瓶口向下放入塑料水瓶，加大半瓶水，拧紧瓶盖.因为小玻璃瓶内只有大半瓶水，还有小半瓶空气，所以小玻璃瓶能够浮在水面上.表演的时候，用力握塑料水瓶瓶壁，瓶中的水受到压力，有一小部分从玻璃瓶橡皮塞上的小洞钻进去，导致玻璃瓶中水增多，自重增大，于是下沉：松开手，压力消失，进入小玻璃瓶中的水又流出来，小玻璃瓶自重减少，重新上浮.

6.罐头瓶不容易打开.是因为罐头瓶内有一个低压.原来，热乎乎的食物被装入瓶中时，热空气在瓶子里面占据了较大的空间，然后被密封起来，等冷却以后，罐头内的空气体积减小，罐头瓶里边就形成了一个低压状态，当把它放在热水中时，瓶内，的空气受热膨胀，罐头瓶内的气压逐渐变大，这样就可以很轻松地打开罐头盖，美美地享用里边的罐头食品了。