汉武帝有言：“农，天下之本也，泉流灌浸，所以育五谷也。”[1]宋人陈耆卿则说：“夫稼，民之命也，水，稼之命也。”[2]可见，我们的祖先很早就认识到水对农业发展的极端重要性。如果说，水利是农业的命脉，那更是水稻生产的命脉。水是自然存在，其用则在人。人要充分用水之利，抑水之害，离不开相应的设施和机具。
中国古代用于排灌的机械种类很多，但可以称为“水车”的只有三四种，即翻车、筒车、井车，再加上刮车。
为什么这几种机具称为水车[3]？要说清楚这个问题，首先要问：车是怎么来的？《淮南子·说山训》：“见窽木浮而知为舟，见飞蓬转而知为车，见鸟迹而知著书，以类取之。”《后汉书·舆服志》“上古圣人，见转蓬始知为轮。”“以类取之”，用现代科学的话来说就是：车是按照仿生学的原理创造出来的。车是通过轮子的转动在陆地上载物载人运动的。朱熹说：“车之所以转者，轮也。”[4]水车自然不同于这种任重致远的车辆，但它们有共同的特点，就是“轮”和“转”，——通过不同形式的“轮”的不停息的转动来工作的。筒车被称为“水轮”、“激水轮”，井车被称为“井轮”、“汲井轮”（详后文），自不必说，古人亦有称翻车为“陂下卧轮”[5]，为“转动之器，激水而上者”[6]，刮车则有“上水轮”[7]之称。均是水车这种特点的反映。正是在这一点上，水车区别于其它的排灌机具。水车发明以前的排灌机具有桔槔和辘轳，它们都是间歇的上下运动。与水车发明同时或以后出现的引水机具有渴乌和机汲。渴乌利用虹吸的原理引水，可以持续工作，但不是依靠机具自身的转动。机汲是通过绞索垂直运动把盛水器提升到一定高度，再通过索道和滑轮水平运动送到目的地。所以它们都不能称为“车”。
水车虽然都是依靠轮轴的转动工作的，但有不同的类型，最主要的是翻车和筒车。翻车和筒车的结构和功能，元王祯《农书》、清麟庆《河工器具图说》等文献已经基本上说清楚了。翻车的车身是长形的木槽，里面有行道板，两端比槽板各短一尺，分别安置大齿轮和小齿轮（链轮）。行道板上下通周有用木销子连结起来的龙骨板叶，形成与链轮连接的板链。翻车装有小齿轮的一头置于水中，装有大齿轮的另一头靠在岸上，大齿轮连结着的大轴两旁有拐木，人们踩动或摇动拐木，大轴即带动齿轮和板链围绕行道板上下循环运动，把水刮上田岸。筒车的车身是一个水轮，轮辐装有受水板，轮周均匀地斜系着挹水筒。水轮通过延长的轮轴架于溪流两岸，轮的下部浸入水中，水流冲击受水板不停转动，周围的挹水筒低则舀水于河，高则泻水至田。井车王祯《农书》缺载，以前人们也不大注意。它是一个立轮联接着带有一串挹水器的链索；立轮置于井口，链索垂于井水中；人畜通过不同装置推动立轮，立轮带动链索旋转运动，从而使挹水器不断把井水提升到井上。刮车是筒车的衍化形式，也是一个带有挹水筒的水轮，但不是流水激动而是人工转动的。
桔槔的结构，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(位能亦小)；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(位能增加)。当汲器汲满后，就让另一端石头下降，石头原来所储存的位能因而转化：通过杠杆作用，就可能将汲器提升。这样，汲水过程的主要用力方向是向下。由于向下用力可以借助人的体重，因而绐人以轻松的感觉，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。
中国古代汲水或灌溉用的简单机械，根据杠杆原理制成。它能改变用力方向,使水桶上提时省力。关于桔槔的早期记载见于战国时代庄周著《庄子》卷五《天运篇》中颜渊（公元前521～前490）与师金的一段对话：“且子独不见夫桔槔者乎？引之则俯，舍之则仰。”早期的桔槔图见于山东嘉祥县汉武梁祠画象石(刻于147年)。 宋应星
明代宋应星天工开物
著《天工开物》(成书于1634年)有桔槔图（见图），用坠石作为平衡重。
