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桔棒俗称“吊杆”“秤杆”,是一种原始的汲水工具。桔棒的结构,相当于一个普通的杠杆。在其横长杆的中间由竖木支撑或悬吊起来,横杆的一端用一根直杆与汲器相连,另一端绑上或悬上一块重石头。当不汲水时,石头位置较低(重力势能亦小);当要汲水时,人则用力将直杆与汲器往下压,与此同时,另一端石头的位置则上升(重力势能增加)。当汲器汲满水后,就让另一端石头下降,石头原来所储存的势能因而转化,通过杠杆作用,就可将汲器提升。这样,汲水过程的主要用力方向是向下的。由于向下用力可以借助人的体重,因而给人以轻松的感觉,也就大大减少了人们提水的疲劳程度。这种提水工具,是中国古代社会的一种主要灌溉机械。
(1)桔棒的发明,从什么具体目的出发,满足了人们的哪些具体需求?
(2)桔棒模型的制作,需要用到的学科知识有哪些?
(3)在使用桔棒模型汲水的过程中,桔棒取水很难取到水,水桶总是漂浮在水面上,如何解决这个问题?请同学们改进装置,验证自己的想法。
【考点】技术与科学的区别与联系.
【答案】(1)发明桔棒的目的是为了安全、高效、省力的汲水,满足了人们对于汲水灌溉的需求;(2)桔棒模型的制作,需要用到的学科包括数学、物理、化学、工程力学、人体工程学、材料学、机械学等;(3)水桶漂浮在水面上,是由于水桶本身质量较小,在水中所受浮力大于重力的缘故。一方面可以从增加水桶质量考虑,如换用铁桶;另一方面可从水桶结构上改进,如在水桶的靠上方一侧加小块重物,是水桶容易侧翻;另外在操作技巧方面加以改进。
【解答】
【点评】
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