第一單元簡 單 機 械
【學習重點】
1-1：認識槓桿
翹翹板是一種槓桿原理的應用，通常較重的人往前坐，較輕的人往後坐，這樣才能容易且方便的遊戲。
施力點(手用力的位置)至支點(支撐不動的點)的距離稱為施力臂，
抗力點(物體的位置)至支點的距離稱為抗力臂。當槓桿的施力點離支點越遠或抗力點離支點越近時就越省力。
利用槓桿時，當施力臂大於抗力臂就能省力(施力<抗力)；
施力臂小於抗力臂就不能省力﹝費力﹞(施力>抗力)。槓桿原理：施力臂 ╳ 施力大小 = 抗力臂 ╳ 抗力大小
(施力臂與施力大小成反比)第一類槓桿：支點在施力點與抗力點中間。如剪刀、枝剪、尖嘴鉗、拔釘器等，這種槓桿可能省力(施力臂>抗力臂)或費力(施力臂<抗力臂)，也可能既不省力也不費力(施力臂=抗力臂 → 天平)。
第二類槓桿：抗力點在施力點與支點中間。施力臂>抗力臂，一定是省力的，如開瓶器、榨汁器、裁紙器、胡桃鉗等。
第三類槓桿：施力點在抗力點與支點中間。施力臂<抗力臂，一定是費力的，但可以省時或操作方便，如鑷子、麵包夾、掃帚等。
1-2：槓桿的應用
滑輪固定不動的稱為「定滑輪」；若滑輪也隨著繩子移動，則為「動滑輪」，滑輪也是一種槓桿原理的應用。
定滑輪的圓心就是支點，而半徑則為施力臂和抗力臂(相等)，所以不省力也不費力。向下施力時，物體會向上升起，且移動距離相等。(優點：改變操作方向使工作更方便)。生活中的例子：升旗竿、窗簾、逃生緩降機、貓空纜車等。
動滑輪固定的一邊為支點，施力的另一邊為施力點(施力臂=直徑)，中間懸掛物品的點為抗力點(抗力臂=半徑)，所以是省力的工具(約可省一半的力)。向上用力時，物體(和動滑輪)也會向上升起，但物體移動的距離只有原本的一半(比較慢所以費時)。生活中的例子：起重機、吊車、電梯、活動式晾衣架等。
使用滑輪組(定滑輪和動滑輪組合使用)，除了操作方便(可改變操作方向)外，又能省力(但無法省時)。
輪軸也是一種槓桿原理的應用，大圓稱『輪』、小圓稱『軸』，圓心就是支點，而輪半徑和軸半徑分別是施力臂或抗力臂。
使用輪軸工具時，施力於輪(大圓)比較省力(施力臂>抗力臂)，
施力於軸(小圓)比較費力(施力臂<抗力臂)。輪與軸的直徑長度相差越大，施力於輪越省力。
大部分的輪軸工具都是施力於輪的省力工具，如：門把、扳手、削鉛筆機、磨豆機、方向盤、水龍頭轉鈕等；但桿麵棍(及竹蜻蜓)卻是費力的工具，因為桿麵棍施力於軸(但是可以省時)。
1-3：動力的傳送
大小齒輪相互扣住時，大小齒輪轉動的方向會相反，轉動的圈數(速度)與輪齒數成反比(大齒輪圈數少速度慢，小齒輪圈數多速度快)。
大小齒輪以鏈條連接帶動時，大小齒輪轉動的方向會相同，轉動的圈數(速度)與輪齒數成反比(大齒輪輪齒數×圈數＝小齒輪輪齒數×圈數)。
腳踏車動力傳送的過程：
腳施力於踏板→ 大齒輪→ 鏈條→ 小齒輪→ 後輪 →前輪。
腳踏車除了利用鏈條帶動前(大)、後(小)齒輪轉動以傳送動力外，亦運用輪軸的原理，如踏板(施力-輪)帶動大齒輪(受力-軸)是省力的，而小齒輪(施力-軸)帶動後輪(受力-輪)則是費力的。。
當物體受力或轉動時，我們可以藉由齒輪、鏈條或流體等方式，將動力傳送到他處。
水、空氣等會流動的流體，於密閉的空間內四周的壓力會一致，但若從某一方施力時，便會向壓力小的一方流動，所以也能傳送動力。
生活中有很多機器是利用流體(空氣、水、油等)來傳送動力例如油壓車、千斤頂、汽車的煞車裝置等。