研究性学习结题报告课题-研究自行车中的摩擦力问题

研究性学习结题报告:课题:研究自行车中的摩擦力问题一、问题的提出目前，世界环境日益遭到破坏。随着地球气温的升高，人们便开始关注大气污染，而交通工具尾气排放又使之愈演愈烈。因此，自行车变成了最为环保的“绿色交通工具”。中国作为一个自行车大国，自行车廉价、轻便，深受许多上班族、学生族的青睐。但据相关调查表明，每年因自行车引起的车祸正以惊人的速度增长。怎样提高自行车的安全性，便成了人们关心自行车的话题。我们课题组主要通过各种方式的调查和研究，了解市场上的自行车，使人们对自行车有个了解。我们课题组成员通过研究自行车中的力学，查阅资料，数据计算，目的就在于探索自行车中零件是如何搭配，以及其工作原理。对于自行车的研究，不仅可以拓宽我们的知识面，培养我们的动手能力，以及发现一些以前未曾知道的现象，提出一些适当的建议，近而减少交通事故的发生。我们也希望将课本上学到的物理知识应用到实际中去，增强我们的各方面的能力。至于研究中出现的困难，我们一定努力克服，这也有利于我们能力的提高。二、研究的目标1、弄清自行车的构造，彻底分析自行车中的摩擦力问题，分析如何减小有害摩擦和如何增大有益摩擦2、设想出更加轻便、快速、高效、造价低廉的自行车。三、研究的方法1、研究对象市场上的自行车2、研究方向摩擦，包括车胎与地面、刹车与车胎之间。3、研究步骤：（1）实地考察（2）收集资料（3）进行实验4、小组成员交流5、得出结论6、提出设想四、研究的结果与分析〈一〉摩擦摩擦力就是接触阻碍或帮助物体运动的力。它是一种接触的力，它的大小与接触面压力的大小和接触面的粗糙程度有关，它包括静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦。当你用一个力推自行车，因力较小，自行车尚未滑动，这个力可以说是静摩擦力。那根据以上所得，在压力相同的情况下，摩擦阻力越小，小车滑得越远，但不是摩擦越小越好。当摩擦力小、小、小，没有的时候，可以想象成把自行车推到平面光滑没有摩擦阻力的情况下，轮子就会打滑，那岂不是自寻苦事。其实，摩擦力就好象一把双面刀，摩擦产生的影响既有好也有坏。自行车上运动部分都有摩擦，它既磨损自行车上部件，又浪费大量能量，而且由于摩擦会使自行车局部温度升高，会降低自行车的精度。举个例子：自行车车速较快并突然紧急刹车时车轮停止转动，在路面上摩擦，轮胎表面温度急剧升高，不仅冒烟，也许路上还会留下黑色痕迹，这就是摩擦有害的一面，为此必须去减小摩擦，通常人们常向转轴加油或者用滚动摩擦代替滑动摩擦，自行车上会安装一些滚动轴承就是这个道理。可是摩擦也是生活中所需的。很难想象，没有摩擦自然界会是什么情况，就连我自己也不敢想是怎样推着自行车的，车轮是怎么滚动的，这一切都依赖于摩擦才可进行的。其中自行车刹车是有益摩擦，它是通过刹车皮压在钢边上产生摩擦，使自行车车轮停下，如果没有了它，自行车一直这样运动下去，还真不知道有什么可怕的事产生。所以我们应巧用摩擦，善用摩擦。自行车中的摩擦主要存在于两种情况:一、启动过程中的摩擦力在链条驱动下，后轮胎逆时针转动时，轮胎与地面接触处相对于地面有向后运动的趋势，故地面对后轮胎施加向前的摩擦力f1，此摩擦力成为自行车向前运动的动力。在此力的作用下，自行车整体具有向前运动的趋势，自行车的前轮胎与地面接触处相对于地面有向前运动的趋势，则地面将对前轮胎产生向后的摩擦力f2，在f2的作用下，前轮胎便沿着后轮胎相同的方向转动起来，自行车就向前运动，因此，人们也将后轮胎称为主动轮，前轮胎称为从动轮。假如没有摩擦力会出现什么情况呢？同样以人在冰面上为例，当站在冰面上时，摩擦力很小，几乎为零。这时人要向前走是很困难的，并且会很容易摔倒。同理，下雨天或下雪天时，由于地面摩擦力变小，人骑自行车很容易摔倒，也就是通常所说的打滑。我们不难发现，自行车的轮胎并不是光滑的，而是有凹凸不平的纹路。正是通过这种方法来增大摩擦力。如果轮胎表面越粗糙，摩擦力越大，行驶过程中越安全。二、刹车过程中的摩擦力摩擦力对自行车的启动如此重要，对自行车的制动也很关键。如果刹车性能不好，会严重影响到骑车人的行驶安全，这当然不言而喻。自行车能停下来，主要是靠刹车块与轮胎之间的摩擦。人捏刹车柄，使刹车线带动刹车块与轮胎靠紧，产生摩擦力使自行车减速，最终停下来。我们曾学过影响摩擦力大小的因素有压力大小和接触面粗糙程度。借助自行车，我们做了一个简易的实验来证明：以一恒定大小的速度驾驶同一辆自行车，用大小不相同的力捏刹车柄，结果力越大，自行车制动越快；相同的初速度，停下来越快则加速度越大，即摩擦力越大。说明压力越大，产生的摩擦力越大。再用新、旧两辆自行车，在相同的速度下，用相同的力捏刹车柄，结果新车制动得快。我们发现旧车的刹车块磨得比较光滑了，所以产生的摩擦力小。这符合压力相同，接触面越粗糙，摩擦力越大的结论。自行车上增大摩擦的方法大抵有两种：1、增加接触面的粗糙程度来增大摩擦；2、用加压的方法来增大摩擦，自行车很多地方都采用了每一种方法来增大摩擦。如:增加接触面的粗糙程度来增大摩擦的.

自行车上减少摩擦的方法大抵也有两种：1、利用滚动摩擦来减少摩擦；2、给某些部件加润滑剂来减少摩擦。采用第1种方法来减少摩擦的有：有车轮处处常装上铁制的滚轮；采用第2种方法来减少摩擦的有：在转轴中经常上油。

摩擦力是非常重要的。如果没有了摩擦力，别说人骑车时手脚经常从把手和脚踏上滑下来，自行车刹车失灵，一旦行驶就停不下来等，就算你要把自行车的零件拼装一辆完整的自行车也很难：因为自行车各部件的组合，都需要用螺丝、螺帽来固定，而没有了摩擦力，螺丝、螺帽就无法去固定那些零件了，因而也就无法用那些零件来拼装成完整的自行车了。骑上自行车用力蹬脚蹬,让自行车加速前进,这时急刹车.这两个步骤中利用的主要是力学的摩擦力.自行车前进过程中,轮胎与地面产生摩擦,使自行车不会倒.急刹车时,闸皮与车圈之间产生摩擦力使自行车停下来.再深入说一下,自行车的设计与摩擦力间的关系.闸皮和车胎上为什么有许多胎纹呢?为什么车胎越宽车越不容易打滑?为什么赛车(自行车)的车胎较窄些呢?这些问题的根源就是闸皮和车胎上的胎纹.正是因为这些胎纹使车闸和车胎的摩擦力加大,避免了车闸与车胎的平面与平面接触.而多胎纹的车胎就不一样了,车胎面成凹凸不平状,他与地面接触时不规则的,所以他与地面的摩擦力较大.而车胎越宽车越不爱打滑是因为胎的面积大了与地面的接触大了他们之间的摩擦力大了所以轮胎宽了车越不爱打滑.最后是赛车的问题,和上题相反,它与地面的摩擦力小了速度上的阻碍也小了,赛车的速度相对快些,所以赛车的车胎要窄些好.还有,关于车把上的把套,脚蹬上的皮橡胶……都是有关摩擦力学知识.摩擦力的应用在生活中也很广泛的。