物理校本自行车发展史

1、自行车和汽车中的物理知识一、自行车的发展史一、自行车的发展史17901790年法国人年法国人西夫拉克西夫拉克制作了世界制作了世界上第一部自行车，该车是木制的，上第一部自行车，该车是木制的，结构简单，既没结构简单，既没驱动装置驱动装置又没又没转向转向装置装置，靠双脚蹬地前行，改变方向，靠双脚蹬地前行，改变方向只能下车搬动车。即使如此，当他只能下车搬动车。即使如此，当他骑着这辆在公园兜风也引起在场人骑着这辆在公园兜风也引起在场人的惊异和赞叹。的惊异和赞叹。世界上第一批真正实用型的自行车世界上第一批真正实用型的自行车出现于出现于1919世纪初。世纪初。18181818年，德国人年，德国人杜莱斯杜莱斯

2、开始制作木轮车，样子跟西开始制作木轮车，样子跟西夫拉克的差不多，他自称：夫拉克的差不多，他自称：小马崽小马崽。在前轮上加了一个控制方向的车把在前轮上加了一个控制方向的车把子，可以改变前进的方向，但是骑子，可以改变前进的方向，但是骑车依然要用两只脚蹬着前进。引起车依然要用两只脚蹬着前进。引起人们极大兴趣，一时间法国人大量人们极大兴趣，一时间法国人大量进行仿制巴黎街头涌现出成百上千进行仿制巴黎街头涌现出成百上千的自行车。的自行车。公认自行车发明人18301830年，法国政府还为邮差配年，法国政府还为邮差配备了自行车作为交通工具。备了自行车作为交通工具。随后，自行车的技术、性能不随后，自行车的技术、

3、性能不断得到改进断得到改进。18401840年，英格兰的铁匠年，英格兰的铁匠麦克米麦克米伦伦，在杜莱斯发明的，在杜莱斯发明的“小马崽小马崽”的基础上，进行了改进。他在的基础上，进行了改进。他在前轮的车轴上装上前轮的车轴上装上曲柄曲柄，再用，再用连杆把曲柄和前面的脚蹬连接连杆把曲柄和前面的脚蹬连接起来，并且前后轮都用起来，并且前后轮都用铁制铁制。18421842年，麦克米伦骑上这种车，年，麦克米伦骑上这种车，一天跑了近一天跑了近2020千米。千米。18611861年，法国的年，法国的米肖父子米肖父子，原本职业是马车修理匠，他们在前轮上安，原本职业是马车修理匠，他们在前轮上安装了能转动的装了能转动

4、的脚蹬板脚蹬板；车子的鞍座架在前轮上面，这样除非骑车的技；车子的鞍座架在前轮上面，这样除非骑车的技术特别高超，否则就抓不稳车把，会从车子上掉下来。他们把这辆两术特别高超，否则就抓不稳车把，会从车子上掉下来。他们把这辆两轮车冠以轮车冠以“自行车自行车”的雅名的雅名, ,并于并于18671867年在巴黎博览会上展出，让观众年在巴黎博览会上展出，让观众大开眼界。大开眼界。在自行车的发明阶段，还有些在自行车的发明阶段，还有些人把自行车的两个轮子设计成人把自行车的两个轮子设计成左右放置，这种自行车的外形左右放置，这种自行车的外形有些类似轮椅。有些类似轮椅。发明中的设想和发实践自行车发明的早期阶段，人们认

5、为越大的自行车发明的早期阶段，人们认为越大的轮子行驶的速度越快，在这张图上，两名轮子行驶的速度越快，在这张图上，两名男子骑着一辆车轮几乎为一人高的自行车男子骑着一辆车轮几乎为一人高的自行车。发明中的设想和实践这是欧洲人早期想象的五轮自行车，这种自行车由这是欧洲人早期想象的五轮自行车，这种自行车由一个主动力轮一个主动力轮和和四四个辅助小轮子个辅助小轮子组成。当时人们认为如果制造这种自行车，那么它在速组成。当时人们认为如果制造这种自行车，那么它在速度和平衡性方面的表现将不错。这种自行车前后还带有放货物的小篮度和平衡性方面的表现将不错。这种自行车前后还带有放货物的小篮子。子。 发明中的设想和实践18

6、741874年，真正具有现代化形式年，真正具有现代化形式的自行车诞生。英国人的自行车诞生。英国人劳森劳森在在自行车上别出心裁地装上自行车上别出心裁地装上链条链条和链轮和链轮，用后轮的转动来推动，用后轮的转动来推动车子前进。但仍然不够协调与车子前进。但仍然不够协调与稳定稳定18691869年，英国的年，英国的雷诺雷诺首先首先用辐条来拉紧轮辋，用钢用辐条来拉紧轮辋，用钢管制成车架，并首先在轮管制成车架，并首先在轮辋上装上了辋上装上了实心的橡胶带实心的橡胶带，使自行车的重量大大减轻。使自行车的重量大大减轻。18851885年英国人把自行车改良成前后轮一样大小，并年英国人把自行车改良成前后轮一样大小，

7、并使用使用1 1链条驱动，叫做链条驱动，叫做RoveRove型的自行车，这个车型就型的自行车，这个车型就是现代化自行车的是现代化自行车的雏型雏型18861886年，英国的年，英国的斯塔利斯塔利，是一位机械工程师，从机械学，运动学的，是一位机械工程师，从机械学，运动学的角度设计出了新的自行车样式，为自行车装上了角度设计出了新的自行车样式，为自行车装上了前叉和车闸前叉和车闸，前后，前后轮的大小相同，以保持平衡，并用钢管制成了菱形车架，还首次使轮的大小相同，以保持平衡，并用钢管制成了菱形车架，还首次使用了用了橡胶的车轮橡胶的车轮。斯塔利不仅改进了自行车的结构，还改制了许多。斯塔利不仅改进了自行车的结

8、构，还改制了许多生产自行车部件用的机床，为自行车的大量生产利推广应用开辟了生产自行车部件用的机床，为自行车的大量生产利推广应用开辟了宽阔的前景，因此他被后人称为宽阔的前景，因此他被后人称为“自行车之父自行车之父”。斯塔利所设计的。斯塔利所设计的自行车车型与今天自行车的样子基本一致了。自行车车型与今天自行车的样子基本一致了。18881888年一位住在爱尔兰的兽医年一位住在爱尔兰的兽医邓洛普邓洛普，从医治牛胃气膨胀中得到启示，发明，从医治牛胃气膨胀中得到启示，发明了了橡皮充气轮胎橡皮充气轮胎，这是自行车发展史上非常重要的发明，它不但解决了自行，这是自行车发展史上非常重要的发明，它不但解决了自行车多

9、年来最令人难受的车多年来最令人难受的震动问题震动问题，同时更把自行车的，同时更把自行车的速度速度又推进了许多。其又推进了许多。其实之前也有人发明过橡皮轮胎，但因为那个年代橡胶的价格非常昂贵。实之前也有人发明过橡皮轮胎，但因为那个年代橡胶的价格非常昂贵。从从17911791年到年到18881888年，自行车的发明和改进，经历了近年，自行车的发明和改进，经历了近100100年年中这些发明者的不懈奋斗。从此，基本奠定了现代中这些发明者的不懈奋斗。从此，基本奠定了现代自行车的雏形。时至今日，自行车已成为全世界人们自行车的雏形。时至今日，自行车已成为全世界人们使用使用最多，最简单，最实用的交通工具最多，

10、最简单，最实用的交通工具。也许人们应该永远记。也许人们应该永远记住这些自行车的发明者们。住这些自行车的发明者们。让我们看看现进让我们看看现进新型自行车新型自行车吧吧！二、自行车的构造二、自行车的构造三、自行车的力学知识三、自行车的力学知识 自行车的外胎、车把手塑料套、踏板套、闸把套等处均有凹凸不平的花自行车的外胎、车把手塑料套、踏板套、闸把套等处均有凹凸不平的花纹以纹以增大摩擦增大摩擦。刹车时，手用力握紧车闸把，增大刹车皮对车轮钢圈的。刹车时，手用力握紧车闸把，增大刹车皮对车轮钢圈的压力压力，以达到制止车轮滚动的目的。刹车时，车轮不再滚动，而在地面上滑动，变以达到制止车轮滚动的目的。刹车时，车

11、轮不再滚动，而在地面上滑动，变滚动为滑动后，摩擦大大增加，所以车能够迅速制动。滚动为滑动后，摩擦大大增加，所以车能够迅速制动。 车的前轴、中轴及后轴均采用车的前轴、中轴及后轴均采用滚动轴承滚动轴承以以减小摩擦减小摩擦，在这些部件上，人，在这些部件上，人们常常加们常常加润滑油润滑油进一步进一步减小摩擦减小摩擦。 车的车的座垫下安有粗座垫下安有粗的螺旋状的弹的螺旋状的弹簧，利用它的簧，利用它的缓冲作用以减缓冲作用以减小震动。小震动。1. 1.自行车负重自行车负重 自行车的车胎上刻有载重量，明自行车的车胎上刻有载重量，明确告诉人们：不能超载，如车载过量，确告诉人们：不能超载，如车载过量，车胎受力面积

12、不变，则车胎受到太大车胎受力面积不变，则车胎受到太大的压强将被压破。的压强将被压破。2. 2.车座上的物理车座上的物理 座垫呈马鞍型，它能够增大座垫座垫呈马鞍型，它能够增大座垫与人体的接触面积以减小臀部所受压与人体的接触面积以减小臀部所受压强，使人骑车时感到较舒适。强，使人骑车时感到较舒适。自行车制动系统中的车闸把与连杆是一个省自行车制动系统中的车闸把与连杆是一个省力杠杆，可增大刹车皮的拉力。另外，链轮力杠杆，可增大刹车皮的拉力。另外，链轮牙盘与脚蹬，后轮与飞轮，车龙头与转轴等牙盘与脚蹬，后轮与飞轮，车龙头与转轴等都是轮轴，利用它们可以省力。都是轮轴，利用它们可以省力。四、自行车的热学知识四、

13、自行车的热学知识 用打气筒给车胎打气，过一会儿，筒用打气筒给车胎打气，过一会儿，筒壁会热起来，这是因为压缩筒内气体壁会热起来，这是因为压缩筒内气体和克服活塞与筒壁的摩擦做功，使筒和克服活塞与筒壁的摩擦做功，使筒壁内能增加，温度升高，所以筒壁会壁内能增加，温度升高，所以筒壁会发热。发热。 在夏天自行车轮胎内的气体不能充在夏天自行车轮胎内的气体不能充得太足，是为了防止自行车爆胎，因得太足，是为了防止自行车爆胎，因为对于质量、体积一定的气体，当温为对于质量、体积一定的气体，当温度越高，压强越大，当压强达到一定度越高，压强越大，当压强达到一定程度时，若超过了轮胎的承受能力，程度时，若超过了轮胎的承受能

14、力，就会发生爆胎的情况。就会发生爆胎的情况。五、自行车的光学知识五、自行车的光学知识在日常生活中，自行车的后面都装有一个反光镜，在日常生活中，自行车的后面都装有一个反光镜，它的设计很巧妙，组它是由三个相互垂直的平面镜它的设计很巧妙，组它是由三个相互垂直的平面镜组成一个立体直角，用其内表面作为反射面，这叫组成一个立体直角，用其内表面作为反射面，这叫角反射器。当有光线从任意角度射向尾灯时，它都角反射器。当有光线从任意角度射向尾灯时，它都能把光能把光“反向射回反向射回”，当光线射向反光镜时，会使，当光线射向反光镜时，会使后面的人很容易看到。在夜间，当汽车灯光照到它后面的人很容易看到。在夜间，当汽车灯

15、光照到它前方的自行车尾灯上，无论入射方向如何，反射光前方的自行车尾灯上，无论入射方向如何，反射光都能反射到汽车上，其光强远大于一般的漫反射光，都能反射到汽车上，其光强远大于一般的漫反射光，就如发光的红灯，足以让汽车的司机观察到。就如发光的红灯，足以让汽车的司机观察到。中国红旗 德国劳斯莱斯 德国奔驰德国奔驰德国保时捷德国保时捷德国大众德国大众意大利法拉利意大利“兰博基尼”跑车 汽车驾驶室外面的观后镜是一个凸镜。利汽车驾驶室外面的观后镜是一个凸镜。利用凸镜对光线的发散作用和成正立、缩小、虚像的特用凸镜对光线的发散作用和成正立、缩小、虚像的特点，使看到的实物小，观察范围更大，而保证行车安点，使看到

16、的实物小，观察范围更大，而保证行车安全。全。 1 1、汽车驾驶室外面的观后镜是一、汽车驾驶室外面的观后镜是一个凸镜、平镜还是凹镜？个凸镜、平镜还是凹镜？2、汽车前照灯总要汽车前照灯总要装有横竖条纹的玻璃罩，装有横竖条纹的玻璃罩，为什么？为什么？汽车前照灯2 2、汽车头灯（前照灯）总要装有横竖条纹的玻璃罩 汽车头灯有灯泡、反射镜和灯前玻璃罩组成。根据透镜和棱镜的知识，汽车头灯玻璃罩相当于一个透镜和棱镜的组合体。在夜晚行车时，司机不仅要看清前方路面的情况。还要看清路边持人、路标、岔路口等。透镜和棱镜对光线有折射作用，所以灯罩通过折射，根据实际情况将光分散到需要的方向上，使光均匀柔和的照亮汽车前进的

17、道路和路边的景物，同时这种散光灯罩还能使一部分光微向上折射，以便照明路标和里程碑，从而确保行车安全。4：除大型客车外，绝大多数汽车的前玻璃窗都是倾斜的。为什么？当汽车的前窗玻璃倾斜时，车内乘客经玻璃反射成当汽车的前窗玻璃倾斜时，车内乘客经玻璃反射成的像在车的前上方，而路上的行人不可能会出现在的像在车的前上方，而路上的行人不可能会出现在上方的空中的，这样就将车内乘客的像与路上行人上方的空中的，这样就将车内乘客的像与路上行人的像分离开来，司机就不会出现错觉。的像分离开来，司机就不会出现错觉。挡风玻璃挡风玻璃 汽车的底盘一般都较低且质量都较大，这样可以汽车的底盘一般都较低且质量都较大，这样可以降低汽

18、车的重心，增加汽车行驶时的稳度，增大安全降低汽车的重心，增加汽车行驶时的稳度，增大安全性。性。5 5、为什么汽车的底盘一般都较、为什么汽车的底盘一般都较低且质量都较大？低且质量都较大？汽车的车身多采取流线型设计，可以大大的减小汽车的车身多采取流线型设计，可以大大的减小汽车在行进途中的阻力，以够获得更大的牵引力，汽车在行进途中的阻力，以够获得更大的牵引力，这项发明据说是一项仿生领域的科研成果。这项发明据说是一项仿生领域的科研成果。车的形状车的形状流线形流线形6 6、为什么汽车的车身多采取流线型、为什么汽车的车身多采取流线型设计？设计？汽车轮胎上刻有轮纹，不仅仅是为了增大与地面间的摩擦，而且可以在雨天有效地进行排水，最大限度的保持车轮与地面间的摩擦力，以获得更大的抓地力，确保在雨天行车的安全性