隨著機器人技術的飛速發展，越來越多的青少年開始關註並參與其中。青少年機器人技術考試作為一項評估學生機器人技術水平的重要考試，備受廣大青少年和傢長的關註。為瞭更好地備戰青少年機器人技術一級考試，瞭解考試的學習要點和備考重點是非常必要的。本文將介紹青少年機器人技術一級考試的學習要點，包括機器人基礎知識、編程基礎知識、機械結構基礎知識等。希望本文能夠為廣大青少年機器人愛好者提供幫助和指導，順利通過一級考試，進一步提高機器人技術水平。

1.斜面

斜面，是指與水平方向有不為零的夾角的平面。

斜面是一種簡單機械，可用於克服垂直提升重物的困難，省力但是 費距離。

斜面的工作原理：

斜面與平面的傾角越小，斜面較長，則省力越大，但費距離。斜面 與平面的傾角越大，斜面較短，則省力越小，但省距離。

從底面爬到最高處，延直線1，路程短，但費力；延直線2，路程長, 但省力。

斜面在生活中有廣泛的應用，如盤山公路、搬運滾筒、螺絲釘、斜 面傳送帶等。

2.楔形

楔是斜面的應用，原指上厚下薄的小木槻，在結構中表示一頭尖一 頭稍粗的物品。如下圖所示。

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生活中的斧頭，釘子都是楔形。都是斜面的應用，為瞭更加省力。

3.螺旋

螺旋是一種簡單機械，是斜面的變形。

第一個描述螺旋物的人是希臘科學傢阿基米德。阿基米德螺旋是一 個裝在木制圓筒裡的巨大螺旋狀物，如圖所示，它用來把水從一個 水平面提升到另一個水平面，對田地進行灌溉。這個東西的真正發明者並非阿基米德本人，他隻是描述瞭這種己經存在的東西。

阿基米德螺旋可能是古代埃及的能工巧匠們設計並在尼羅河兩岸的灌溉中使用的。

4.杠桿

古希臘科學傢阿基米德有這樣一句流傳很久的名言：“給我一個支 點，我就能撬起整個地球! ”這句話便是說杠桿原理。

杠桿的定義是能繞某一固定點轉動的桿，對於蹺蹺板來說，蹺板這個桿能夠繞支架上的點旋轉，而扳手這個桿能夠繞螺絲的中心軸旋轉。 在杠桿結構中，那個固定的點稱為支點。支點兩邊力的關系是

一邊的重量X物體到支點的距離=另一邊重量X另一邊物體

杠桿原理的五要素是：

動力：使杠桿轉動的力叫做動力，施力的點叫動力作用點。

動力臂：從支點到動力作用線的垂直距離叫做動力臂。

支點：杠桿繞著轉動的固定點叫做支點。

阻力：阻礙杠桿轉動的力叫做阻力，施力的點叫阻力作用點。

阻力臂：從支點到阻力作用線的垂直距離叫做阻力臂。

說明：通過力的作用點沿力的方向的直線叫做力的作用線。

杠桿的分類

生活中的杠桿按照施加動力的大小分為省力杠桿、費力杠桿和等臂

杠桿。三者具體的比較如下表標：

杠桿的應用

我們在生活中應用杠桿原理的時候並不是都要使用省力杠桿，而是 要看具體的情況，有些情況下是為瞭省力，而有些情況下是為瞭節省距 離。為瞭省力，就應該用動力臂比阻力臂長的杠桿；如欲省距離，就應 該用動力臂比阻力臂短的杠桿。

在杠桿結構中要想省力，就必須多移動距離；要想少移動距離，就 必須多費些力。要想又省力而又少移動距離，是不可能實現的。下面我 們就來列舉一些生活中常見的杠桿結構，大傢可以分析一下其中包含的杠桿五要素。

費力杠桿：鑲子、釣魚竿、筷子等費力杠桿的應用主要是為瞭省距離。

等臂杠桿：天平，主要用於測量兩側物體質量。

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5.滑輪

由可繞中心軸轉動有溝槽的圓盤和跨過圓盤的柔索（繩、膠帶、鋼 索、鏈條等）所組成的可以繞著中心軸旋轉的簡單機械叫做滑輪。滑輪 是可以用來提升重物並能省力的簡單機械，滑輪有動滑輪和定滑輪之分。

定滑輪

定滑輪是中心軸的位置固定不變的滑輪，定滑輪具有以下特點：

1.改變力的方向。如圖6. 5所示，如果想讓物體上升，那就要向下施力。

定滑輪改變力的方向是可以根據實際情況來確定的，並不一定是反 方向，如圖6. 6中展示的是兩個不同的施力方向。這兩個力的大小是一樣的:

2.不改變力的大小，不省力也不費力。

3.施力端運動距離和物體上升距離相同。

定滑輪原理

定滑輪實質上是-個等臂杠桿。如圖6. 7所示，定滑輪中心的軸就 是這個等臂杠桿的支點，重物端的滑輪圓邊上為阻力點，勢力端的滑輪 圓邊為動力點。此時，無論什麼方向拉動繩子阻力臂都與動力臂相當， 都是滑輪的半徑，所以定滑輪是等臂杠桿。

動滑輪

中心軸的位置隨著被拉物體一起運動的滑輪叫動滑輪。動滑輪的特 點是：

1.不改變力的方向，如圖6. 8所示，想要讓物體向上，就要向上拉倒物 體，圖中，動滑輪的F乙的方向向上，物體向上運動。而定滑輪的F甲的方 向向下時，物體是向上運動的。

2.改變力的大小，如前圖豎直向上用力時，力的大小為重物的一半，所 以省瞭一半力。

3.施力端上升距離為物體上升距離的二倍。

動滑輪的原理：

動滑輪的實質是一個省力杠桿，如圖6. 9所示，動滑輪的中心軸拉著 重物的為阻力點，施力端的圓邊為動力點，而支點為左側圓的邊界，此時 動力臂的長度是圓的直徑，而阻力臂的長度是圓的半徑，所以動力臂是 阻力臂的兩倍，所以動滑輪省力，且動力是阻力（物體的重量）的一半。

思考：動滑輪中，施力方向不是豎直向上的，而是斜向上的，力的大小是否也是物體重量的一半呢？

滑輪組

滑輪組是由多個動滑輪和定滑輪組成的機構。如圖6. 10中兩個滑 輪就是組合在一起的。

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滑輪組的特點是：

1.定滑輪可以改變力的方向，但不能省力地拉動物體。動滑輪不可以改 變力的方向，但能省一半的力地拉動物體。滑輪組結合瞭定滑輪和動滑 輪，這樣既可以改變力的方向，又能很省力地拉動物體。

2.滑輪組用幾段繩子吊著物體，提起物體所用的力就是總重的幾分之一。 繩子的自由端繞過動滑輪的算一段，而繞過定滑輪的就不算瞭 o如圖6.11 所示，繩子的段數隻計算繞過動滑輪的繩子，在圖中左側的滑輪組中是 4段繩子，所以F是物體總重量的四分之一。

3.使用滑輪組雖然省瞭力，但費瞭距離，施力端移動的距離會比重物移動的距離大很多。比如圖6.11中最左邊的滑輪組，雖然施力是物體重量的四分之一，但移動的距離也延長瞭四倍。

6.輪軸

這種能繞共同軸線旋轉的機械，叫做輪軸。在輪軸中外環叫輪，內環叫軸。輪軸兩個環是同心圓。

輪軸的實質實際是一個能夠連續旋轉的杠桿。這個杠桿的支點就在 軸線上，輪軸在轉動時輪與軸有相同的轉速，動力點就是輪的外圓，而 阻力點就是軸的外圓（阻力臂就是軸的半徑），所以當動力作用在輪上 則輪軸為省力杠桿，輪和軸的半徑相差越大則越省力，但越費距離。動力 作用在軸上則輪軸為費力杠桿，輪和軸的半徑相差越大則費力，但越省 距離。