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1、1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、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。今天，就让我们来研究一下自行车中所蕴含的物理知识。这是一种普通的自行车，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、热学及光学知识，下面具体来分析一下2一、力学知识 家用自行车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，转动方便滚珠(4)刹车时，需要
2、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 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约为 6.5106Pa(2)在车轴拧螺母处要加一个垫圈，来增大受力面积，以减小压强3(3)自行车的脚踏板做得扁而平，来增大受力
3、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（如图） ，来增大受力面积，以减小它对身体的压强车座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，如图示车把(2)自行车的脚踏板与中轴也相当于一个轮轴，实质也为一个省力杠杆4脚踏(3)自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴 飞轮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，
4、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，能上得更高一些二、声学方面5(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金属车铃 汽笛三、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，
5、就会发生爆胎的情况四、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，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五、新型自行车据英国每日邮报报道，英国里士满市政府推出一项新举措，鼓励家长使用一种酷似手推车的载物自行车。这种新型自行车不仅环保，还能让人远离交通拥堵的烦恼。6不得不见的宝马新型自行车
6、：看来，小小自行车中还蕴藏着这么多的物理知识啊！涵盖广，意义深，说明只要善于思考，勤于发现，便能学到知识。1.测 量 中 的 运 用 在 测 量 跑 到 的 长 度 时 ， 可 运 用 自 行 车 。 如 普 通 车 轮 的 直 径 是 0.71 米 或0.66 米 。 那 么 转 过 一 圈 长 度 为 直 径 乘 圆 周 率 ， 即 约 2.33 米 或 2.07 米 ， 然 后 ，让 车 沿 这 跑 道 滚 动 ， 记 下 滚 动 的 圈 数 n 则 跑 道 长 为 2.33n 米 或 2.07n 米 。 2.力 和 运 动 的 运 用 （ 1） 减 小 与 增 大 摩 擦 。 车 的
7、前 轴 ， 中 轴 及 后 轴 均 采 用 滚 动 以 减 小 摩 擦 。为 更 进 一 步 减 小 摩 擦 ， 人 们 常 在 这 些 部 位 加 润 滑 剂 。 多 处 刻 有 凹 凸 不 平 的 花 纹 以增 大 摩 擦 。 如 车 的 外 胎 ， 车 的 把 手 的 塑 料 套 ， 蹬 板 套 ， 闸 把 套 等 。 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 以 迅 速 停 驶 。 而 在 刹 车 的 同 时 ， 手 用 力 握 紧 闸 把
8、， 增 大 刹 车 皮 对钢 圈 的 压 力 以 达 到 制 止 车 轮 滚 动 的 目 的 。 7（ 2） 弹 簧 的 减 振 作 用 。 车 的 坐 垫 下 安 有 许 多 根 弹 簧 ， 利 用 它 的 缓 冲 作 用以 减 小 振 动 3.压 强 知 识 的 运 用 （ 1） 自 行 车 车 胎 上 刻 有 载 重 量 。 如 车 载 重 过 量 ， 则 车 胎 受 到 压 强 太 大 而 被压 破 。 （ 2） 坐 垫 呈 马 鞍 形 ， 它 能 够 增 大 坐 垫 与 人 体 的 接 触 面 积 以 减 小 臀 部 所 受 压强 ， 使 人 骑 车 不 易 感 到 疲 劳 。 4.
9、简 单 机 械 知 识 的 运 用 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 对 刹 车 皮 的 拉 力 。自 行 车 为 了 省 力 或 省 距 离 ， 还 使 用 了 轮 轴 :： 脚 踏 板 与 链 轮 牙 盘 ； 后 轮 与 飞 轮 及龙 头 与 转 轴 等 。 5.功 和 机 械 能 的 知 识 的 运 用 （ 1） 根 据 功 的 原 理 ： 省 力 必 定 费 距 离 。 因 此 人 们 在 上 坡 时 ， 常 骑 “s”形 路 线 就 是 这 个 道 理 （ 2） 动 能 和 重 力 势 能 的 互 相 转 化 。
10、如 汽 车 上 坡 前 ， 人 们 要 加 紧 蹬 几 下 ，就 容 易 上 去 些 ， 这 里 是 动 能 转 化 为 势 能 。 而 骑 车 下 坡 ， 不 用 蹬 ， 车 速 也 越 来 越 快 ，此 为 势 能 转 化 为 动 能 。 （ 3） 整 体 上 自 行 车 是 费 力 机 械 ， 一 般 为 省 距 离 才 骑 自 行 车 。 顶 风 骑 车 比顶 风 行 走 艰 难 ， 就 是 因 为 骑 车 费 的 力 被 “放 大 ”了 6.惯 性 定 律 的 运 用 快 速 行 驶 的 自 行 车 ， 如 果 突 然 把 前 轮 刹 住 ， 后 轮 会 跳 起 来 。 这 是 因
11、为 前 轮 受到 阻 力 而 突 然 停 止 运 动 ， 但 车 上 的 人 和 后 轮 没 有 受 到 阻 力 ， 根 据 惯 性 定 律 ， 人 和后 轮 要 保 持 继 续 向 前 的 运 动 状 态 。 所 以 切 记 下 坡 或 高 速 行 驶 时 ， 不 能 单 独 用 自 行车 的 前 闸 刹 车 ， 否 则 会 出 现 翻 车 事 自行车后轮驱动，后轮相对于地面其实是静摩擦（和人走路一样）虽然自行车相对运动看起来是向前，但是轮子其实相对于地面是有向后的运动趋势，所以此时摩擦力和相对运动方向相反，也就是摩擦力向前。 自行车后轮驱动，后轮相对于地面其实是静摩擦（和人走路一样）虽然自
12、行车相对运动看起来是向前，但是轮子其实相对于地面是有向后的运动趋势，所以此时摩擦力和相对运动方向相反，也就是摩擦力向前。前轮就不一样了，因为此时是地面的摩擦力使前轮运动（这里和后轮是完全两种情况，很多人容易混为一谈），首先，想象一个画面，静止在一个粗糙水平面上的轮子，你要使它向前运动，且不接触它，你只能向后拖动水平面，因此摩擦力只能向后。故 。 普通自行车只有两个齿轮！不同的车齿轮数是不一样的，越高级越多齿盘，脚蹬的这个我们叫它大齿盘，后面那个叫飞轮，飞轮固定在后轮上，飞轮转一圈，后轮转一圈，我们蹬脚踏，脚踏带动曲柄，曲柄转动大齿盘，大齿盘靠链条传动到飞轮，车轮转动！脚蹬一圈自行车走多远，取决
13、于齿盘和飞轮的齿数比，齿数比越大车轮转的越远，齿数比越小车轮转的越省力 81.总的来讲：自行车能前进的根本原因是摩擦力的作用。轮胎与地面摩擦，地面给轮胎一个反作用力，推动车子前进。2.人通过蹬踏，把腿部的力量传递到脚踏，脚踏牙盘（你所说的前齿轮）获得扭矩再利用链传动（链条），传递到飞轮（后齿轮），飞轮与塔基及车轴的安装配合，传递为对车条的扭矩拉力，从而带动车圈转动，最后通过车胎与地面的摩擦获得反作用力，前进。3.牙盘与飞轮（前、后齿轮）具有不同的齿数，通过调整配合获得不同的齿数比，也就改变了传动比，从而获得你所需要的不同动力输出。比如你在上坡时希望省力，你就会通过变速，把前后齿轮比小，比如前面用最小齿轮而后面用最大齿轮，这样你就能轻松爬上一般的坡度了；而希望在平地快速骑行时是用前面的大齿轮带动小齿轮。其实从能量守恒上讲，你从一个地方到达另一个地方路径相同的情况下总功是不变的但可以通过这样改变速度而改变做功的时间。
