自行车中的物理知识，本文主要内容关键词为：车中论文,物理论文,知识论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、课题背景
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.常见的自行车有许多种，像山地车、跑车、公主车、淑女车，等等.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，我们决定选择此课题作为研究性学习的课题.
二、问题研究
可以说，自行车中处处蕴含着物理知识，融力学、运动学、热学甚至有些涉及到了电学（如电动自行车、自行车的简单电路等）.在此选些主要问题进行研究.
1.前后轮摩擦力的方向在开始课题研究时，指导老师向我们提出了一个问题：“前后轮所受摩擦力方向是否一致？”我们几个人异口同声地说“不同”，但具体是什么方向，我们也说不好.
正好，有些同学研究黑板擦问题.他们用黑板擦在黑板上滑动时，可以清楚地看到手毡面变形，而变形方向与相对滑动方向恰恰相反，我们从中大受启发.
最后我们确定实验研究法.
前轮：将一条厚海绵裹在车轮上，固定好，让前轮自由转动，保持前进状态，然后刹车，这时车轮下的海绵都挤在车轮着地点的后方、由此推知地面给前轮一个向后的摩擦力，与车前进方向相反，是阻力；对于后轮，我们先把它架空，驱动脚蹬，使车轮转起来，然后让它着地，在着地的一瞬间，发现海绵挤在车轮着地点的前面，实验表明地面给车后轮一个向前的摩擦力，导致车前进，这也就是自行车前进的原因.
结论：前轮受的摩擦力向后，后轮受的摩擦力向前.后轮提供车前进的动力.
2.刹车后，自行车滑行的距离
自行车的轮胎在自行车整个结构中占有重要的地位，缺少了它，自行车就会失去生命，不能前进.同时，轮胎中也包含了许多的物理知识.
我们小组四人，每个人骑不同型号的自行车，在较光滑的路面上（地面上的阻碍物，如小石子等已被除去），同时同地开始行进，行进途中保持相同的速度，行驶到规定的距离时，同时刹车后，车轮与地面保持滑动摩擦，测得车轮在地面滑行的轨迹长短不同，经过多次实验作出图表.第一次我们发现普通车停得较快，经过多次实验发现，在同样的情况下，最先停下来的车型不大相同，没有一定的规律性.这与理想状态有一定差距（我们想像中的情景：在相同情况下，四辆自行车应同时停下来）.我们经过思考和研究认为，造成我们这一实验失败的主要因素有：闸皮与车轮的接触程度不同，轮胎中充气的质量有一定的差异，路面的状况以及车速的把握上还有一定的欠缺，其他因素还有待我们去研究.经过多次研究讨论我们决定调试装配，并且调整好闸皮与钢圈之间的距离，又经过实验，我们发现粗糙的自行车轮胎与地面摩擦的轨迹较短.图表如下：
为什么轮胎粗糙的自行车滑动距离较短呢？我们根据所学的物理知识做了解释.当三种自行车的质量m一定时，自行车的加速度a为负值，a=μg，粗糙的轮胎与地面的动摩擦因数μ较大，摩擦力f也越大，加速度值越大，根
由此得出结论，轮胎越粗糙的自行车，在其他情况下摩擦的轨迹越短.
3.自行车的传动部分
自行车的传动部分主要是由脚蹬、“飞轮”、链条及后轮四部分组成.人在骑车时，两脚交替把脚蹬踩下，“牙盘”转动，由于“牙盘”和“飞轮”的小齿和链条相互咬合，带动了后面飞轮的转动，自行车后轮向前运动，使自行车向前行驶.这个过程虽然简单，却包含了不少的物理知识.
（1）脚蹬和牙盘之间是省力的轮轴.因为脚蹬转动半径大于牙盘，所以蹬车时不必费太大的力.
（2）使用带齿的轮盘与链条相互咬合代替了皮带传动，增大了摩擦，更有力地带动了“飞轮”的转动.
