自行车中的物理知识-108页

1、自行车中的物理知识 目录序号分类页码1教材 单元二 自行车中的物理学问2自行车中的物理学问研究方案3“自行车”的物理试题-9页.doc4000教案-自行车中的物理知识-4页.doc500- 自行车-17页.doc61教案-2页.doc701-自行车 教材-8页.doc82教案-3页.doc903-84班物理研究型学习6页.doc10003实践活动表格24页.doc1181班-2页.doc1282班-3页.doc1383班-3页.doc1484班-2页.doc1585班2页.doc1686班-7页.doc1787班2页.doc1888班-4页.doc19从物理角度看骑车技巧-3页.doc20教案

2、：自行车中的物理知识-3页.doc21物理研究型学习教案-6页.doc22样表8张.doc23自行车的物理知识7页.doc24自行车的物理知识的教学设计-3页.doc25自行车架尺寸9页.doc26自行车中的物理知识5页.doc单元二 自行车中的物理学问学习目标：运用所学学科知识来解释生活现象，体会知识学习的意义；学会观察的一种方法，并做好观察记录；在与他人的交流中学会取长补短，体会合作学习的重要性；学习怎样使小组交流更有效，认识到合作是以分工承担责任为前提；反思所学知识的不足并加以改进。实践方式：文献搜集；调查走访；观察记录；讨论交流。学科整合：与物理、语文等学科整合。课时建议：4课时我国是

3、著名的“自行车王国”，拥有世界上数量最多的自行车。作为一种最普及的代步工具,它与我们的生活密不可分。特别是对于我们中学生来说，自行车可是生活中不可缺少的好伙伴。每天清晨，它用欢畅的车铃声宣告一天学习生活的开始；到了黄昏，它又承载着收获，结束生机勃勃的一天。自行车伴随我们度过了无数美好的时光。那么我们在享受自行车带给我们的方便和健康时，你仔细想过自行车上都涉及到了哪些物理知识吗？为了明确这些知识，也为了更好地将知识运用到日常生活中，让我们开始我们今天的探索之旅吧。问题与思考我们首先需要围绕这个主题，分析一下研究的思路与内容。这个方法很好，我们可以借此复习我们学过的物理知识，体会知识的妙用。自行车

4、中涉及了哪些物理知识呢。我们可以通过分工的方式，分别来分析，不至于遗漏。自行车构造比较复杂，我们先要了解自行车的构造。我们可以请我们的物理老师担任我们的指导老师。在交流的基础上，请将要研究的内容与思路整理一下： 方案与设计 制定研究方案是我们进行主题研究必不可少的一个重要环节，在这个过程中，我们不仅掌握了活动方案的结构，更明白了，做任何事首先要明确目标、并按步骤来做。1）尝试回忆一下，一个完整的研究方案包括哪些方面的内容呢？ 这是我们需要掌握的程序性方法知识。同学们，你掌握了吗？2）每位同学分别按照研究方案的内容，结合自行车的物理学问，人人动手制定方案。3）将我们的方案与小组内成员一起交流分享

5、，评出最具有可行性、选择最周到的研究方案作为我们小组的研究方案，并加以补充完善。方法指导：如何使小组交流更有效在探究中合作，探究中提高。提高小组合作效率，是我们每做一个主题都致力追求的目标。为了真正做到这一点，以下几点请同学们注意：1认识自己和他人的优势和不足，激发我们主动学习的意识，体现在我们主题探究的每一个环节中。2，只有我们每一位同学都动起手来，充分发挥我们的潜力与才能，将我们经过努力思考得出的成果拿来交流，才是真正的资源共享。 3我们希望每一位同学真正参与每一个研究步骤，做每一个研究步骤的自主思考者和实践者，我们的能力才会有真正的提高。 以下是某位同学为这个主题设计的研究方案，请你比较

6、一下，他哪些方面考虑比较全面，哪些方面还需要再完善。学习和比较的过程，也是提高的过程哟。自行车中的物理学问研究方案课题名称： 指导教师：小组成员：组长：涉及学科：研究目的：通过研究自行车中的物理学问，体现知识的活学活用。学会观察事物的方法，培养同学们交流合作的能力。经历主题探究的完整过程，对综合实践活动的操作程序步骤有进一步的把握。研究内容：自行车的构造、自行车中涉及哪些物理知识、自行车涉及物理知识的具体体现。任务分工：将观察自行车的构造、自行车所涉及的摩擦、杠杆 、轮轴、 惯性、压强、声、光、热、功和能的转化、长度的测量等知识的观察和发现、撰写研究论文等任务根据具体情况，有分有合，各负其责。

7、研究步骤：第一步 确立课题、分析问题、明确分工、制定方案。第二步 通过认真观察、动手实践、网络搜集、专家请教等多种方式来搜集资料，发现自行车中的物理学问。第三步 对搜集的资料进行归类整理，撰写研究报告。第四步 汇报交流，反思评价，整理档案资料。预备请教的专家：物理老师、修车师傅预计困难与解决办法1 对自行车的构造不了解它们的专业术语。解决办法：看说明书，向修车师傅请教。2对自行车涉及的物理知识观察不全面。解决办法：大家集思广益，并及时向物理老师请教。成果形式：研究报告成果展示形式：实物演示操作实践与探究活动一、了解自行车的构造、种类1了解自行车的构造现在同学们几乎人人都有自行车，但对自行车的构

8、造你了解有多少呢？和小组同学一起，观察校园里停放的各类自行车，用画图或文字的方式记录它们的结构。在这个过程中，阅读自行车说明书和请教修自行车的师傅，都是很好的方法。我对自行车的了解是：2自行车种类知多少通过走访自行车车行，上网查阅资料，了解自行车的种类及其特点。自行车种类及其特点种类特点公路自行车山地自行车折叠自行车双人、多人自行车电动自行车活动二、自行车涉及了哪些物理知识认真观察你的自行车，结合你平日的骑车体验，与同学交流一下，你发现自行车上都涉及到了哪些方面的物理知识。我找到了摩擦、杠杆、惯性、压强这四方面的知识我还发现： 将同学们的观察和发现汇总整理，看看大家都发现了哪些物理现象。 自行

9、车中的物理学问观察记录表物理现象具体体现摩擦1自行车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均有一些花纹，并且使用摩擦大的材料，增大摩擦力；2车轴处经常上一些润滑油，以减小接触面粗糙程度，来减小摩擦力；3所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，来减小摩擦；杠杆轮轴惯性压强声光热功和能的转化长度的测量活动建议1建议，通过室外课堂，同学们以自己的自行车为观察对象，边操作，边观察。2认真填写观察记录表，将自己的发现记下来。3在独立观察记录的基础上，与小组同学交流彼此的观察所得，与同学比较一下，哪些地方自己观察得非常细致，发现了很多同学没有发现的物理现象，哪些方面自己观察得不够仔细，补充在自己的观察记录表里

10、。4回到教室，认真整理一下观察记录表。方法指导： 什么是顺序观察法观察的方法很多.在这里,建议同学们采用按顺序观察的方法. “顺序观察法”，就要按照一定顺序逐一观察的意思。观察自行车时,可按空间位置排列顺序来观察,如从左到右,自前向后,由中间向两边,由局部到整体等.观察时,最好按顺序来进行,要是一会儿上，一会儿下，一会儿左，一会儿右，这个部分还没有观察好又急于去观察另一个部分，就很难取得对观察对象准确而完整的印象，可能会将一些重要的东西遗漏。活动三、用物理知识分析自行车中的问题自行车中的某些物理知识是同学们通过生活体验获得的，你在骑自行车的过程中，发现了哪些有趣的现象？用物理知识解释和分析这些

11、现象。这些有趣的生活现象，里边有什么物理学问呢。我在骑上坡路时，发现走S形路比较省力。我觉得捏手闸也有窍门，尤其是在下坡的时候，我可是吃过亏的。大家发现了吗，夏天给自行车打气不能打得太足。活动四、撰写研究论文通过实地观察、实践操作、亲身体验,我们对自行车中的物理知识有了更多的了解与认识；通过与小组成员的互动交流,我们也得到了很多启发与帮助,请将你的研究过程、观察所得、心得体会归类整理,撰写你的研究报告.活动建议：1）将我们的研究报告,在组内交流,互相学习,选出最优秀的一篇,以它为准来撰写小组研究报告.2)可以上网查询一下别人的范例,比较一下,这也是很重要的学习过程哟.3）小组研究报告写好后,交

12、给我们的指导老师看看,以便再做修改.4)为最后的成果展示做好必要的准备,尽量做到,在成果交流汇报课上,组内人人有事做.方法指导：怎样进行讨论交流更有效1必须得有自己的思考，才能保证交流中人人受益。2组内分工明确，有记录员，有组织者，有计时员等，保证人人有事做。3由组长组织，轮流发言，给予每一位同学同等交流的机会。4认真倾听，用眼睛注视对方，在必要时给予会意的微笑，都是倾听他人、尊重他人的表现。5注意交流语言的艺术性。用“这个方面，你比我观察得更仔细。”来表达对他人的真诚赞美，虚心学习他人优点，用“这个地方，你觉得是不是这样更好”来传达善意的提示。通过向老师请教和上网学习，你发现你们小组的研究报

13、告还需要修改的地方是 总结与反思1汇报与展示对于“自行车的物理知识”这个研究主题，没有比把自行车请进课堂进行实物操作讲解更好的展示办法了。记得让每个小组成员都有机会展示，体现你们小组团队的力量与协作精神。自行车零件及功能记录表 序号零件名称功能运用到的物理知识2反思与评价每次主题活动之后，我们都要对自己的研究过程进行适当的总结反思与评价，哪些方面做得很成功，成功的经验是什么；哪些方面做得还不够，具体表现在哪里，在将来的主题活动中，怎样改进等，都是需要我们认真思考的。大家可以从如下几个方面来总结1）我经历了这样的研究过程：2）在这个主题活动中，我学会了以下几种研究方法：3）反思学科知识，哪些方面

14、需要进一步加深理解：4）你想采取的措施是：5）我对自己的评价：6）同伴对我的评价：7）老师的评价：3整理档案资料将自己在研究过程中所有的资料，包括研究方案、观察记录、研究报告、所学到的方法以及有关的评价记录，按顺序整理、归类，放进档案袋里。并为这一主题编制目录。研究性学习：自行车的物理知识研究目标:1、“物理学就在你身边”的主题探究活动2、让学生对自行车进行观察，描述其构造。说明应用了哪些物理知识，要求能运用所学知识，比较系统地写出调查报告。3、培养学生的观察能力，表达能力，以及辨别分析能力。4、提高学生的合作、协调能力。5通过成果展示提高学生进行科学研究的积极性，并让学生体验到成功的快乐。教

15、具准备：自行车一辆教学过程：一 、组织教学二 、出示一辆自行车，交代本节课的任务：“物理学就在你身边”的主题探究探究自行车的物理知识成果展示。三、 自行车各部件名称的认识。（由学生完成，对照自行车上讲台说明。）四.、研究自行车的物理知识：每一子课题研究组派出一位同学，代表本组公布探究结果。结果公布之后，请全体同学评议，并提出质疑，让其答辩，也可作适当补充，老师作适当指导、点评。附参考资料：一 、增大摩擦和减小摩擦方法的应用:1、增大摩擦的方法的运用：许多部件刻有凹凸不平的花纹：如车的外胎，车把手塑料套，蹬板套，闸把套等。增大压力以增大摩擦：用力刹车，刹车橡皮紧压钢圈，用以增大刹车橡皮对钢圈的压

16、力，以产生较大的摩擦力，刹车过程开始与钢圈间的摩擦是滑动摩擦,最后是静摩擦.变滚动为滑动增大摩擦:刹车过程中,车轮从纯滚动变为滑滚结合的运动,车轮与地面摩擦力增大2、减小摩擦的方法的运用:变滑动为滚动:自行车的各轮轴均采用滚珠轴承,把滑动摩擦变为滚动摩擦,从而减小有害摩擦.加润滑油:在自行车滚动轴承处以及其他运动部分,定时加润滑油减小有害摩擦,防止这些部件磨损过快.车胎注入一定气体:其目的一方面能使自行车有一定弹性,减少往径向颠簸对车圈的冲击,另一方面,能在自行车负载情况下,减小路面同车胎的摩擦力.3、压强知识的运用:座垫、按钮扳手、蹬板等处,适当增大受力面积,以减小压强,使骑车人行驶时操作舒

17、适，给自行车胎打气应适量,以防压强过大或热膨胀引起内胎爆裂.4、力的知识的运用:骑自行车时,地面给后轮(驱动轮)静摩擦力向前,前轮(从动轮)受到地面摩擦力向后.拐弯时,人和车身一起倾斜一个角度，这时轮胎受带一个沿半径指向圆心的静摩擦力,它作为向心力,因为地面对车的作用力与重力不在一条直线上,所以人和车一起倾斜，快速骑车时,用躬身以减小阻力,要减速时特意挺直身体以增大阻力.5、惯性知识的运用:在平路上骑车,使劲蹬几下以后不再蹬脚踏板,自行车还能行驶一段距离.下坡或高速行驶时,不能单独用前闸刹车,否则会出现翻车事故.6、简单机械知识的运用:自行车制动系统中的车把、连杆和刹车皮由一系列省力杠杆组成，

18、为了省力或省距离,自行车还使用了轮轴,如链轮压盘与脚蹬、后轮与飞轮、车把与转向龙头。 其中自行车的传动装置包括:主动齿轮(轮盘),被动齿轮(又称飞轮),链条及变速器等,齿轮比与传动比关系看自行车的使用效率.7、功能知识的运用:功的原理:人们在骑车上陡坡时,常行S形路线,可以省力,但却费距离.机械能相互转化:骑车上坡时,人们往往要用力蹬车,这里是动能转化为势能;而骑车下坡,不用蹬车,车速也越来越快,这里为势能转化为动能.能量转换:人们骑车通过V形地时,从其中一顶点出发,利用惯性顺坡滑行,自行车并不能爬上另一坡同样高的顶点.这一过程不仅有势能变动能又变为势能的过程,还有部分能量转化为轮胎和路面的热

19、能或克服空气阻力的热能。自行车刹车时,动能转换成另一形式的能量(刹车装置的热能)。打气筒外壁发热是由于压缩气体所做功转变成热并通过筒壁热传递的结果.8、声学知识的运用:车铃利用了震动发声的机制9、光学知识的运用:尾灯壁有许多互成直角的反射面,夜间汽车灯光射来,能被它沿原方向反射回去,这些反射回去的红光会引起司机的 注意,以防交通事故.10、电磁学知识的运用速度计人力电动两用车不仅自行车本身有许多物理知识，而且在自行车比赛时，还要用到力学知识。人们骑着自行车向前进时，即使无风的天气也会感到有风从耳边飞过,速度越快人感觉到的风力也越大,阻碍前进的效果也越明显.五、课外练习：一）、课外查阅: 1、自

20、行车发展的历史2、新式自行车3、赛车二）、每个同学整理研究的内容写一篇科技小论文。三）、请对自行车或自行车的某一部件进行改进，并提出创新设计方案。自行车中的物理知识教学目的：1、通过本次活动，让学生在综合实践活动中探究自行车的构造和它对应的物理原理。2、将理论和实践联系起来，让学生体会学习物理的乐趣，增强学习物理的动力。3、让学生亲身参与，将枯燥的知识传授变为有趣的综合实践。4、结合自行车的构造和交通案例，进行安全教育。教学重、难点重点：1、找出自行车中有害摩擦和有益摩擦。2、找出自行车中的压强。难点：找出自行车中的压强。引入新课师：众所周知，中国是世界上自行车拥有量最多的国家，是公认的“自行

21、车王国”。作为一种最普及最方便的代步工具，它与我们的生活息息相关。就我们中学生而言，也与自行车结下了不解之缘。说起骑车，或许我们都会，但要系统、详尽地解释其中的物理知识，未必人人都能够做到。为了明确这些问题，也为了更好地将物理知识运用到日常生活中，我们选择此课题作为本节综合实践课的课题。当然，自行车中的物理知识很多，我们不可能面面俱到，本节课重点针对我们初二物理所学的知识进行实践，现在同学们打开书本和开动脑筋，让我们一起进入探索之旅。教学过程一、认识自行车的基本结构师：观察自行车，说说其结构。生：（1）车把、前叉、前轮、前轴和后轴、后轮组成执行部分，起导向和行驶的作用。（2）脚蹬、中轴、链条、

22、飞轮等部件组成传动部分，推动车子前进。（3）前后闸部件组成控制部分，骑行者可以随时操控车闸，使行驶的自行车减速或停止。这三部分通过车架连接，形成一个整体。师：请同学现场演示，并做示范动作。生：部分同学现场演示。二、认识自行车中的摩擦（1）增大有益的摩擦师：自行车中的摩擦很多，有的是有益摩擦，有的是有害摩擦，比如：轮胎表面的粗糙不平、橡胶紧套车把、刹车系统等等都是有益摩擦，同学们找一找并感受一下。生：同学现场演示，并做示范动作，教师在旁边引导为辅，并找出更多的有益摩擦。要求：学生能具体指出它的对应部件，并说明它的物理原理（2）减小有害的摩擦师：有害摩擦叶很多比如：车轮设计成圆形、各转动部件都要加

23、注润滑油等等，请同学们找出更多的有害摩擦并说明它的物理原理。生：现场演示，并做示范动作，找出有害摩擦，并说明原理，找出解决方案。三、认识自行车中的压强师：行车中包含了许多物理知识，压强就在自行车中有很多应用和防止，比如：车座为何设计成宽大的形状？螺丝和螺栓之间为何要增加垫片？现在就请同学们找出更多的这方面知识。（这个问题比较难，要鼓励学生积极回答，根据情况要适时给予表扬）生：几位同学一组，互相讨论认识自行车中的压强，并说明原理。四、结合自行车的构造和交通案例，进行安全教育师：请同学们找出自行车中有关行驶安全的部件设计生：前后车架和脚踏板上的反光镜、车铃、轮胎上的限载标志等等。师：结合交通案例、

24、法规让同学们指出自已平时骑车中的不安全因素以及改正的措施。生：分组讨论。五、学生亲身参与的实践活动提供一些必需的工具，让学生分组比赛装卸自行车的前后轮等一些简单的部件，将枯燥的知识传授变为有趣的综合实践。六、师生总结老师相信通过这次实践， 同学们一定会对自行车的构造和原理有了更深的了解，对学习物理有了更大的兴趣。同学们，物理学是一门自然科学，只要你们去留心生活中的每个细节，你们会发现，生活中处处都有物理的痕迹，当你们把所学的知识应用到生活中去的时候，你们会感到很快乐，学习也就更有动力了。最后，祝同学们学有所成！自行车中的物理知识自行车是我们日常生活中一种普遍的交通工具，常见的有普通载重自行车、

25、轻便自行车、山地自行车、童车、赛车、电动自行车等它结构简单，方便实用，下面分别介绍自行车的有关原理和其中涉及到的相关物理知识。（一）自行车的有关原理 一.车体设计原理：手把连接前轮的转向机制是轮轴的运用，一般女装车手把大多比较宽，就是因为把“轮”的半径加大，可以更省力，骑起来很优雅：剎车把手是一个简单的杠杆，使用者用很小的力就可对剎车片产生很大的压力：前剎片是利用摩擦力使车轮减速，同时在接地点产生向后的摩擦力来使车体减速以前轮夹式剎车和传统后轮轴心的盘式剎车来比较，对同样大小的剎车压力而言，前者因力臂较长，会比后者有较大的力矩，效果较佳：接地的轮胎也是靠摩擦力使车子前进，剎车也是同样道理：轮轴

26、中央用滚珠轴承加黄油来减少摩擦，提高传动效率：踏板是轮轴的运用：前后齿轮是利用链条传动的齿轮系统，因为前大后小，所以费力而省时，可以把车子加速到很快：后齿轮传动给后轮是一种作用力施在轴上的轮轴系统：有些座垫下方是以弹簧为避震器，是弹簧在日常生活中除了做为弹簧秤外，另一大用途：新型自行车有些装上油压避震器，是帕斯卡原理的运用二为何自行车刚骑动时手把会不自觉转动？自行车基本上是两点着地，骑动时可以不倒下是因为两轮滚动时产生水平方向的角动量；当车子几乎静止时角动量消失了，质心要通过底座(人和车体在地面的投影)的机会非常少，不可避免就要倒下，此时若转动手把就会产生垂直方向的角动量，使车子保持平衡，这点

27、和飞盘转动时可以保持平稳飞行有异曲同工之妙，但因为转动不是很完整，方向又一再改变，所以一般不能撑很久三变速原理设前齿轮半径a、后齿轮半径b，a/b的比值愈大，可以愈省力，但省力一定较费时，所以车骑得不快，一般在起动时会把a/b调小一点，比较容易克服最大静摩擦力，之后再把比值变大一辆十段变速的自行车有两个不同半径的前轮，后面有五个，以共有十种组合四剎车原理从运动学的角度来看，急剎车车子可能向前翻倒先考虑前轮剎死的情形：此时以前轮着地点为支点，因车子有向前的惯性(人车的质心明显在支点右上方)，很容易有向前翻的情形发生；那后轮剎车的情形又如何呢?如果后轮剎死了车子的惯性一样向前，但此时前轮对地面的压

28、力会增大，相对减少后轮的下压力，所以翻车的机会较少，当然若是向前的惯性实在太大，车子一样会以前轮为支点旋转而使后轮会上跷综合以上可知：自行车最好不要单独剎前轮，若只有一个剎车系统应装在后轮，当然两轮一起剎车最理想不论用那一轮剎车，前轮的下压力一定会增大，后轮的一定减少，所以前轮的剎车摩擦力比后轮的大所以在机车或汽车上，效果较佳(当然也较贵)的碟式剎车装在前轮，后轮再装鼓式剎车，此即常在汽车广告中听到的”前碟后鼓”，但注意使用的前提是前后剎车一定同时作用，以免翻车（二）自行车中的物理知识图1和图2是两种常见的自行车，在其中涉及到很多物理知识，包括杠杆、轮轴、摩擦、压强、能量的转化等力学、热学及光

29、学知识，下面具体来分析一下一.力学知识1摩擦方面(1)自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹，增大接触面粗糙程度增大摩擦力(2)车轴处经常上一些润滑油，以减小接触面粗糙程度，来减小摩擦力(3)所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，来减小摩擦，转动方便(4)刹车时，需要纂紧刹车把，以增大刹车块与车圈之间的压力，从而增大摩擦力，(5)紧蹬自行车前进时，后轮受到的摩擦力方向向前，是自行车前进的动力，前轮受到的摩擦力方向向后，是自行车前进的阻力；自行车靠惯性前进时，前后轮受到的摩擦力方向均向后，这两个力均是自行车前进的阻力2压强方面(1)一般情况下，充足气的自行车轮胎着地面积大约为

30、S=210Cm5cm=100cm2，当一普通的成年人骑自行车前进时，自行车对地面的压力大约为F=(500N+150N)=650N，可以计算出自行车对地面的压强为6.5104Pa(2)在车轴拧螺母处要加一个垫圈，来增大受力面积，减小压强(3)自行车的脚踏板做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对脚的压强，(4)自行车的内胎要充够足量的气体，在气体的体积、温度一定时，气体的质量越大，压强越大(5)自行车的车座做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对身体的压强3轮轴方面(1)自行车的车把相当于一个轮轴，车把相当于轮，前轴为轴，是一个省力杠杆，如图3所示(2)自行车的脚踏板与中轴也相当于一个轮轴，实质为一

31、个省力杠杆(3)自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴4杠杆方面：自行车的刹车把相当于一个省力杠杆5惯性方面(1)当人骑自行车前进时，停止蹬自行车后，自行车仍然向前走，是由于它有惯性(2)当人骑自行车前进时，若遇到紧急情况，一般情况下要先捏紧后刹车，然后再捏紧前刹车，或者前后一起捏紧，这样做是为了防止人由于惯性而向前飞出去6能量转化方面(1)当人骑自行车下坡时，速度越来越快，是由于下坡时人和自行车的重力势能转化为人和自行车的动能(2)当人骑自行车上坡之前要紧蹬几下，目的是增大速度，来增大人和自行车的动能，这样上坡时动能转化为重力势能，能上得更高一些(3)如图4所示，自行车的车梯上挂有一个弹簧，在它

32、弹起时，弹簧的弹性势能转化为动能，车梯自动弹起7声学方面(1)自行车的金属车钤发声是由于铃盖在不停的振动，而汽笛发声是由于汽笛内的气体不断的振动而引起的8齿轮传动方面(1)线速度和角速度的关系，如图5所示，设齿轮边缘的线速度为v ，齿轮的半径为R，齿轮转动的角速度为，则有v = R二、热学知识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，当压强达到一定程度时，若超过了轮胎的承受能力，就会发生爆胎的情况三、光学知识在日常生活中，自行车的后面都装有一个反光镜，它的设计很巧妙，组成如图6所示，它是由三个相互垂直的平面镜组成一个立体直角

33、，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，它都能把光“反向射回”，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，就如发光的红灯，足以让汽车的司机观察到四、电学方面在有些自行车上装有小型的发电装置，它利用摩擦转动，就像我们在实验室中看到的手摇发电机一样，发出的电能供给车灯工作，起到一定的照明作用自行车中的物理学知识内容摘要自行车是生活中常用的交通工具,在自行车上有很多的物理知识,通过研究总结这些物理知识对我们学习物理知识,掌握物理规律有很大的作用。可以培养小组成员

34、团队合作精神,发现物理问题解决物理问题的能力。通过对自行车的发展史、自行车静止时的物理知识、自行车运动时的物理知识的研究,全面了解自行车中所蕴含的物理知识,并且对这些物理知识逐个加以说明,深入挖掘一些自行车中潜在的但又被大家所忽略的物理规律和物理原理。通过本次课题研究,可以总结出自行车中的物理知识,为今后的中学物理实验探究提供理论依据。关键词： 自行车 历史 静止 运动目 录1.自行车的发展史 1 1.1 玩具马的诞生 1 1.2 铁使自行车变轻了 11.3 现代自行车的雏型 1 1.4 充气轮胎自行车 2 1.5 山地自行车 21.6 公路自行车 22.静止时自行车中的物理知识 32.1物理

35、应用-声的奥秘 3 2.2物理应用-力的奥秘 32.3 物理应用-机械原理 32.4 物理应用-气压、压强的奥秘 5 2.5 物理应用-热的奥秘 5 2.6 物理应用-光的奥秘 62.7 物理应用-其它的奥秘 63.运动中的自行车的物理知识 73.2 测量中的运用 73.1 自行车的运动 73.3 惯性 73.4 减震 73.5 摩擦 73.6 机械原理 83.7 自行车行驶中的超失重 93.8 自行车运动中的阻力 9参考文献 94.自行车知识问答104.1 自行车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些凹凸不平的花纹,这样做的目的是什么？104.2自行车所有车轴处均有滚珠,并且车轴处经常上

36、一些润滑油,为什么？104.3当人骑自行车前进时,停止蹬自行车后,自行车仍然前进,若不继续施力,它最终要停下来,为什么？104.4 骑自行车上坡时为什么要走S形路线？104.5 自行车的车座为什么要设计成较宽大的“马鞍形”？ 104.6当人骑自行车快速前进时,若紧急刹车,一般情况下为什么不要先捏紧前刹车？74.7在炎热的夏天,自行车轮胎内的气体为什么不能充得太足？114.8用打气筒给自行车车胎打气时,不一会儿气筒壁就会热起来,为什么？114.9骑自行车刹车时,为什么手用的力越大,自行车停得越快？114.10紧蹬自行车前进时,前后轮受到的摩擦力方向一样吗？自行车由于惯性前进时,前后轮受到的摩擦力

37、方向一样吗？为什么？114.11人骑自行车上坡前,为什么要紧蹬几下？114.12当人自行车下坡时,即使不踩脚踏板,车的速度也会越来越快,为什么？114.13自行车坐垫下的有许多弹簧,它们有什么作用？114.14自行车的车铃声是怎样产生的？为什么有的自行车在行驶时会产生杂音？114.15自行车的后面的“尾灯”有什么作用？124.16自行车刹车手闸是省力杠杆吗？为什么？124.17自行车的那些部件组合相当于“轮轴”？ 124.18人骑上自行车时会发现车胎变瘪,同时车胎会在路面上留下印痕,这表现了力的哪一个作用效果？124.19为什么自行车在运动中容易保持平衡,而在停下时却无法保持平衡？124.20

38、自行车的轮胎为什么用橡胶制成？内胎为什么还要充气？气门芯有什么作用？125.自行车相关力学题汇总13正文1、自行车材料的发展历史从自行车被发明以及使用至今已有两百多年的历史,这两百年间人类在不断的尝试与研发过程中,将玩具式的木马车转换到现在各式新颖休闲运动自行车,自行车发展的目的也从最早的娱乐用途变为交通代步及休闲运动等多种用途,在此过程中,随着工业技术的发展而演变的工业材料在自行车发展的长河中起到了举足轻重的作用,让我们一起回味自行车材料的发展历史。1.1 玩具马的诞生 1791年第一架代步的“木马轮”小车诞生了。这辆最早的自行车是木制的,有前后两个木质的车轮,中间连着横梁,上面安了一条板凳

39、,以现今来看就像是木造的玩具木马,所以这辆“自行车”被命名为玩具马。因为它的结构比较简单,既没有驱动装置,也没有转向装置,骑车人靠双脚用力蹬地前行,改变方向时也只能下车搬动车子因为这时的自行车的骑行性能差,所以没有被多数人接受并使用,只作为一种娱乐的器械被少数人使用。 1.2 铁使自行车变轻了 第一次工业革命过后,新材料的发现和发明对发展生产力的作用是不可低估的,冶金工业的技术进步,特别是钢铁工业的发展为交通工具和日常生活提供了坚固耐用的基础材料,铁质材料也被应用于自行车研发中。在1818年英国的铁匠及机械师丹尼士强生率先以铁造取代了木头材质,以铁造取代了车轮的骨架,使得自行车比原先的木马轻便

40、了许多,这台铁制的车由技术好、有经验的人骑乘时速可以达到十三公里,从此自行车走进了人们的生活。1.3 现代自行车的雏形1886年英国的机械工程师斯塔利,从机械学、运动学的角度设计出了新的自行车样式,装上前叉和车闸,使用滚子轴承,前后轮大小同,以保持平衡,并用钢管制成了菱形车架,还首次使用了橡胶车轮。显著地提高了自行车的骑行性能。斯塔利不仅改进了自行车的结构,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和推广应用开辟了宽阔的道路,因此他被后人称为“自行车之父”。他所设计的自行车车型与今天自行车的样子已经基本一致了。1.4 充气轮胎自行车 1888年,爱尔兰的兽医邓洛普,从医治牛胃气膨胀

41、中得到启示,将自家花园用来浇水的橡胶管粘成圆形并打足气装在自行车上,这是充气轮胎的开端。由于他看到自己儿子自行车的实心橡胶轮在石头路上颠簸很厉害,于是用一根通过活门充气的管子,外面涂上橡胶作保护层,做了一个气胎。充气轮胎是自行车发展史上的一个划时代的创举不但从根本上改变了自行车的骑行性能,而且完善了自行车的使用功能。这项设计不但促进了自行车的发展,甚至从一定意义上影响了世界的历史。从此,橡胶轮胎作为一个产业出现在了世界上,深刻的影响到了摩托车、汽车的发展。1.5 山地自行车 山地自行车起源于1977年美国旧金山。 设计为骑乘于山区的车种,通常具有变速器可变换省力或快速的档位,有些会在车架安装避

42、震器,部分的轮胎胎皮是巧克力胎纹以便于在无铺面的路面骑乘。在材料方面,考虑到自行车重量与速度间的相互关系,大部分优质自行车架都是用铬铝合金钢管制成的,近期意大利自行车制造商已选定用碳纤维和加固的工艺聚合物来制造自行车的车架,使自行车重量尽不超过1.3公斤。1.6 公路自行车用来在平滑公路路面上使用的车种,由于平滑路面阻力较小,公路自行车的设计更大考量高速,往往使用可减低风阻的下弯把手,较窄的高气压低阻力外胎,挡位较高,且轮径比一般的登山越野车都大,现在的公路自行车广泛采用了新型材料,比如钛合金,碳纤维,高级铝合金材料,所以公路自行车的重量很轻,可以达到5kg以下,使其在公路上骑行时效率更高。由

43、于车架无需加强又往往采用简单高效的菱形设计,公路车是最为优美的自行车。 2、静止时的自行车物理2.1 物理应用-声的奥秘 自行车车铃的把手经过手的拨动,带动了齿轮,齿轮使带有弹簧锤的轴旋转起来,弹簧锤敲打铃盖,铃盖在不停的振动,车铃就叮铃响。用手按住铃盖,振动停止,铃声消失。 2.2 物理应用-力的奥秘2.2.1 自行车上各处花纹的作用 一般自行车轮胎上有许多花纹样式,如宝石花纹、蝴蝶花纹、鹿角花纹、竹节花纹,它们有什么用途呢？通过实验我们可以解释：我这儿有两个瓶子,一个是瓶盖带花纹的,一个是不带花纹的。不带花纹的瓶子我使劲儿也打不开,带花纹的瓶子能拧开。这是因为用手去拧带花纹的瓶子,产生一定

44、摩擦力,而去拧不带花纹的瓶子,摩擦力减少,所以打不开。轮胎也是这个道理,如果没有花纹的话,在路面上行驶可能就会打滑。车把上如果少了花纹的话,人的手掌抓车把也会不听使唤的。所以轮胎上和车把上的花纹都是为了增大摩擦力。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.其它部位如车把手塑料套,蹬板套、闸把套等,都是变滚动摩擦为滑动摩擦以增大摩擦。如在刹车时,车轮不再滚动,而在地面上滑动,摩擦大大增加了,故车可迅速停驶。而在刹车的同时,手用力握紧车闸把,增大刹车皮对钢圈的压力以达到制止车轮滚动的目的。2.2.2 自行车中钢珠的作用在自行车上转动的地方

45、,中轴、后轴、车把转动处,脚蹬转动处、飞轮等地方,都安有钢珠.转动地方安装钢珠是为了减小摩擦力,保护零件,节省动力,因为滚动摩擦比滑动摩擦小得多,用滚动来代替滑动可以大大减小摩擦,并经常加润滑油,使接触面彼此离开,摩擦变得更小,自行车是人们代步的工具,应当骑起来越轻松、越灵活才越好、越省力。2.2.3 润滑油-自行车使用中的必需品车轴处经常上一些润滑油,以减小接触面粗糙程度,来减小摩擦力。若车铃不响,是因为轴与齿轮之间的咬合部分太涩了,加几滴油润滑,减小摩擦。同样,车轴处经常上一些润滑油,通过减小接触面粗糙程度,来减小摩擦力。2.2.4 制动之本-自行车车闸 制动装置(车闸)在一切运输机械中有

46、着十分重要的作用.自行车是采用如下办法来制动的： 自行车的车闸是利用摩擦力使自行车减速和停止前进.当我们使用车闸时,刹皮与车轮间的摩擦力,使车轮停止运动或速度减小,车轮与地面间的摩擦力由滚动摩擦变成滑动摩擦,强大的滑动摩擦力使自行车迅速减速(或迅速停止动)。根据刹皮与车轮的摩擦位置不同,车闸分为轮缘闸和轮毂闸、脚闸。轮缘闸：其制动点在车缘上,包括：普通闸：制动点在车圈的内侧面(刹皮摩擦车圈内侧面),使用最广泛.钳形闸：制动点在刹皮摩擦车圈直边上和直边车圈配合使用.触闸：制动点在外胎胎冠上,刹皮摩擦外胎车毂闸：其制动点在车轴上的闸盒上.包括：抱闸：制动点在抱闸盒外侧,即刹皮摩擦闸盒涨闸：制动点在

47、闸盒内侧,即刹皮摩擦闸盒脚闸：制动点在飞轮上,即利用零件卡住飞轮自行车的前轮为从动轮,摩擦力的方向向后,与运动的方向相反。后轮为主动轮,摩擦力的方向向前,与车运动的方向相同。紧急刹车时,轮子与地面的摩擦属于滑动摩擦。2.3 物理应用-机械原理 2.3.1 自行车上的杠杆控制前轮转向的杠杆：自行车的车把,是省力杠杆,用很小的力就能转动自行车前轮,来控制自行车的运动方向和自行车的平衡控制刹车闸的杠杆：车把上的闸把是省力杠杆,用很小的力就能使车闸以比较大的压力压到车轮的钢圈上支持人重和货重的杠杆、三角杠、货架、前叉、后三角杠,都是广义的杠杆,用以形成车身和承重2.3.2 自行车上的轮轴自行车手把与前

48、叉轴：组成省力轮轴,手握把外的半径大于前叉轴的半径。后轴上的齿轮和后轮：组成费力轮轴、齿轮半径小于后轮半径。 自行车行驶速度与车轮直径的关系：有实际经验的同学知道,骑28车比24车费力一些,但速度快,因为28车轮的半径大,轮子每转一圈走的距离长一些,故速度快,半径大使轮轴的轴半径大,故费力轮轴更费力. 1.车架一般采用普通碳素铜管经过焊接、组合而成。为了减轻管重量,提高强度,较高档的自行车采用低合金钢管制造。为了减少快速行驶的阻力,有的自行车还采用流线型的钢管。2.3.3 车架与辐条由于自行车是依靠人体自身的驱动力和骑车技能而行驶的,车架便成为承受自行车在行驶中所产生的冲击载荷以及能否舒适、安

49、全地运载人体的重要结构体,车架部件制造精度的优劣,将直接影响乘骑的安全、平稳、和轻快。一般辐条是等径的,为了减轻重力,也有制成两端大、中间小的变径辐条,还有为了减少空气阻力将辐条制成扁流线型。2.4 物理应用-气压、压强的奥秘 2.4.1 早期的各种轮子都是木轮、铁轮,颠簸不已。现代自行车使用充气内胎主要是利用质量一定的气体体积减小,压强增大的原理,当路面不平给车胎带来冲击的时候,充气内胎的压缩和恢复有很好的缓冲作用,减小了颠簸,既保护了自行车,也减小前进阻力,也使人感到舒适。2.4.2 充气内胎上的气门芯,起着单向阀门的作用,只让气体进入,不让气体外漏,方便进气,保证充气内胎的密封。平时骑车时,若车胎没气了,应首先检查气门芯是否完好,再检查内胎是否破了。2.4.3 自行车的坐垫呈马鞍型,它能够增大坐垫与人体的接触面积,以减小臀部的压强。脚蹬板扁而平,也是为了增大与脚的接触面