自行车急刹车时的力学分析

自行车涉及了许多物理知识，现归纳如下：声的现象：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，车铃就叮铃响。

拨动自行车的车铃能发声，是因为振动的物体能发声，用手按住铃盖，铃声振动停止。

光的现象：自行车的尾灯的反射面由很多红色的立方体直角组，可以把照在尾灯上的光向各个方向反射，使车后各个方向上的人均能看到红色的光，以防止交通事故的发生。

摩擦的现象：1．车的前轴、中轴、后轴上装有滚动轴承及润滑油，车轮是圆形的，是为了减少摩擦。

2．车外胎、把手塑料套和脚踏板上都刻有花纹，车的把手上有凹槽，是为了增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。

3．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。

4．车把的塑料套紧套在车把套上，是为了增大与车把套的压力来增大摩擦。

5．刹车时，应用力捏车闸，是为了增大压力来增大摩擦。

6．旋紧自行车各种紧固螺丝，是为了增大压力来增大摩擦。

7．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。

压强的现象：1．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。

2．脚蹬板很宽，也是为了增大与脚的接触面积，以减小脚部的压强。

3．用橡胶制成的车胎并且打足气，是为了通过减轻压力来减小对地面的压强，同时通过弹力的作用可起缓冲作用。

4．给车胎打气时，越打越费力，车胎越硬，是因为越打里面的气体越多，里面的压强越大。

杠杆的现象：1．控制前轮转向的杠杆──车把：是省力杠杆，人们用很小的力就能转动自行车前轮来控制自行车运动方向和平衡。

2．控制刹车闸的杠杆──车把上的闸把：是省力杠杆，人们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。

3．支持人重和货重的杠杆──三角杠、货架、前叉、后三角杠：用以形成车重和承重。

4．中轴上的脚蹬和花盘齿轮：组成省力轮轴，因为脚蹬半径大于花盘齿轮的半径。

自行车刹车原理
自行车的刹车原理是通过摩擦力使车轮停下来。

自行车的刹车系统通常由刹车手柄、刹车线、刹车器和刹车垫组成。

当骑车人拉动刹车手柄时，刹车线会传递拉力给刹车器，刹车器通过垫片与车轮接触，产生摩擦力。

刹车垫通常由橡胶或者其他摩擦系数高的材料制成，它们能够与车轮产生较大的摩擦力。

当刹车手柄被拉动时，刹车线将拉动刹车器，使刹车垫与车轮产生紧密接触。

由于刹车垫与车轮之间的摩擦力，车轮被阻止转动，从而使自行车减速甚至停下来。

刹车垫与车轮间的摩擦力大小取决于刹车手柄的拉力大小以及刹车垫与车轮之间的接触面积。

较大的拉力和较大的接触面积将产生较大的摩擦力，从而更有效地减速或停止自行车。

需要注意的是，刹车的效果也受到路面状况和骑车人的重量等因素的影响。

在湿滑的路面上或者骑车人较重的情况下，刹车的效果可能会减弱。

因此，在刹车时，骑车人需要根据实际情况来适度施力，以确保安全停车。

总的来说，自行车的刹车原理是利用刹车垫与车轮间的摩擦力来减速或停止自行车的运动。

合理使用刹车系统，能够有效保障骑行安全。

自行车的有关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、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。

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、热学及光学知识．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S=2×10Cm×5cm=100×cm2，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6.5×104Pa．(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)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)自行车的车梯上挂有一个弹簧，在它弹起时，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ω，则有v = ωR．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，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．。

⾃⾏车中的物理知识汇总⾃⾏车中包含的物理知识有哪些？虽然⾃⾏车结构简单，⽅便实⽤，但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，下⾯让我们具体来分析⼀下。

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S=2×10Cm×5cm=100×cm2，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。

5×104Pa。

(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)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。

自行车上的摩擦力研究报告认识了摩擦力，探究了影响滑动摩擦力大小有两个因素，并知道增加有益摩擦和减小有害摩擦的方法。

摩擦力通常分为滑动摩擦、滚动摩擦和静摩擦几种。

滑动摩擦力是一个物体在另一个物体表面滑动时，所受到的阻碍物体相对运动的力。

影响滑动摩擦力大小有两个因素： 1. 摩擦力的大小与接触面间的压力大小有关，接触面粗糙程度一定时，压力越大摩擦力越大。

2. 摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关，压力一定时，接触面越粗糙，摩擦力越大。

在日常生活中和生产活动中，有些摩擦是有利的，有些摩擦是有害的。

我们总是要增大有益的摩擦，减小有害摩擦。

增大有益摩擦的方法有两种：1增加接触面的粗糙程度来增大摩擦；2、用增大压力的方法来增大摩擦。

减小有害摩擦的方法有多种：1、减小接触面的粗糙程度来减小摩擦；2、用减小压力的方法来减小摩擦；3、利用滚动摩擦来减少摩擦；4、给某些部件加润滑剂；5使两个接触面彼此分开，如：气垫船、磁悬浮列车都是利用这种方法减小摩擦的。

生活中到处都有摩擦力，为了进一步了解摩擦力，锻炼自己理论联系实际能力，了解物理与实际生活的联系，我们对结构比较简单，应用比较广泛的自行车进行了研究。

研究方式：1、查阅教材进一部熟悉有关摩擦力的知识。

2、拆卸、观察自行车的结构。

找出与摩擦力有关的部分。

3、询问老师、家长和修车师傅有关自行车的一些问题。

4、亲自去骑不同类型的自行车，具体体会它的不同之处。

5、利用网络资源收集有关自行车的资料。

6、分组分析讨论，大家合作，形成实验报告。

研究内容：一、自行车上增大有益摩擦，减小有害摩擦的方法自行车的种类很多，不管是哪种自行车，增大和减小摩擦的方法都差不多。

自行车上增大有益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、用增大压力的方法来增大摩擦。

自行车很多地方都采用了第一种方法来增大摩擦-----增加接触面的粗糙程度来增大摩擦的.例如：图1：自行车的把手做成有花纹的图2：自行车的踏脚有花纹图3：轮胎做有花纹自行车也有一些地方是采用第二种方法---增大压力的方法来增大摩擦，如：自行车上用来固定零件的螺丝和螺帽必须要悬紧，以增大压力，增大摩擦力，防止螺帽脱落（如图4）。

中考物理自行车知识点归纳自行车作为我们日常生活中常见的交通工具，其设计和使用涉及到许多物理知识点，尤其是在力学和运动学方面。

以下是中考物理中关于自行车的一些重要知识点归纳：1. 力学原理：自行车的平衡和运动涉及到力的平衡和作用。

例如，当自行车在水平路面上匀速直线运动时，水平方向上的摩擦力与驱动力相互平衡，垂直方向上的重力与支持力相互平衡。

2. 摩擦力：自行车的行驶依赖于轮胎与地面之间的摩擦力。

静摩擦力帮助自行车保持静止或匀速直线运动，而动摩擦力则在自行车加速或减速时起作用。

3. 杠杆原理：自行车的车把、踏板和刹车等部件都是杠杆的应用。

通过改变力的作用点和力臂的长度，可以更省力地控制自行车。

4. 简单机械：自行车的链条和齿轮系统是轮轴的应用，通过改变轮和轴的半径比，实现力的放大或速度的变化。

5. 能量转换：当人蹬踏自行车时，人体的化学能转化为自行车的动能。

下坡时，重力势能转化为动能；上坡时，动能转化为重力势能。

6. 运动学公式：自行车的运动可以通过运动学公式来描述，如速度公式\( v = \frac{d}{t} \)（速度等于路程除以时间），加速度公式\( a = \frac{\Delta v}{\Delta t} \)（加速度等于速度的变化量除以时间的变化量）等。

7. 惯性：自行车在行驶过程中具有惯性，即保持当前运动状态不变的性质。

这也是为什么在紧急情况下需要用力刹车以改变车辆的运动状态。

8. 稳定性：自行车的稳定性与其设计有关，如车轮的大小、车架的几何形状等都会影响自行车的稳定性。

9. 空气阻力：自行车在行驶过程中会受到空气阻力的作用，速度越快，阻力越大。

这也是为什么自行车运动员在高速骑行时会采取低头姿势以减小空气阻力。

10. 反射和折射：自行车的后视镜利用光的反射原理，使骑行者能够观察后方情况；而自行车头灯和尾灯则涉及到光的折射和反射，以提高夜间骑行的安全性。

结束语：通过以上对自行车物理知识点的归纳，我们可以看到物理学不仅仅是抽象的理论，它也在我们的日常生活中发挥着重要的作用。

自行车刹车过程中的力学分析周 义机械与汽车工程学院，机械设计制造及自动化专业02级2班前言自行车是最常见交通工具，我国被称为自行车王国，自行车的数量超过了5亿辆。

发展到现在它的样式也越来越多，但它们的基本结构还是不变的。

其组成部分的功能也差不多没变。

例如刹把的作用仍是在短时间内改变车速。

我在这里具体谈一下我对刹车的看法，并用力学原理来分析刹车过程。

1 制动自行车的刹车系统就是力的传动系统，当我们把拉紧时，刹把联着钢绳把钢绳拉紧，再通过钢绳把刹闸扣到车轮的钢圈上，从而刹闸与钢圈发摩擦，摩擦力将对车轮产生阻力矩，从而车轮转速变慢，车速变慢。

自行车刹车是很经常的事，但刹车也是有讲究的，根据我自己的体会，不同的刹法产生的效果，我对刹车有两个问题。

问题1. 为什么前刹比后刹容易制动？假设给予前后刹同样的刹车阻力，首先分析只刹前刹的情况，这时前轮滚速减少，从而后面车身将对前轮产生冲击量P ，由于车的结构，这冲量P 是斜向下的，这样地面也将对前轮有冲击量I ，这个冲击量对前轮的向前运动有很大阻碍作用。

这样使得车子能迅速停下来。

再来研究只刹后刹的情况，此时后轮滚速变慢，从而前面车身将对后轮有冲击量q,但此时由于车的结构，冲击量接近水平，因此地面基本不会对后轮有冲击，这样车停住要相对刹前刹慢一些。

我对这一点深有体会，当需要紧急刹车时，一般我是按前刹或者前后刹一起按，至于前后刹一起刹，由于前后轮同时受阻，很显然，它更容易制动。

问题2.为什么急刹车会使自行车有前翻的趋势？湖南省高校数字教学资源中心NE </t i t l e ></h ea d ><b od y ><b r ><b2 力学解释下面我建立一个模型来具体讨论刹车过程中自行车触地点的受力变化。

假设自行车与人的总质量为M ，其质心离地面的高度为h,质心离前后轮的触地点水平距离为n 与l ，设自行车紧急刹车时车轮停止滚动，沿路面滑动，设轮胎与路面的摩擦系数为f ，求自行车的减速度值a,及地面的法向反力N ⑴与N ⑵。

力学综合复习中国是自行车王国，自行车是中国老百姓最常用的交通工具。

从自行车的结构和使用来看，它涉及了许多物理知识，小强同学为了方便上学也买了一辆时髦的碳纤维自行车，下面，同学们帮小强找找看，看看自行车所蕴含了那些物理知识。

1.从自行车的结构和使用来看，请你举出3个利用到力学知识的例子，将它填在答题卷中，要求写出相2、观察自行车：自行车上哪些地方的设计是为了增大摩擦？哪些地方的设计是为了减小摩擦？各是用归纳表格中的情况，你认为：减小有害摩擦的一般方法有哪几种？3.小强从家里出发到学校的路面可以分为两段，前一段是柏油路面，小强以3m/s的速度行驶了5min，后一段为水泥路面，1.2km的路程花了4分钟，小强骑车到学校的平均速度是多少？小强想要估测出学校新跑道的长度，可他身边只有一把米尺和一辆自行车，请你帮他想一种方法估测出学校新跑道的长度。

4．小强想：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？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方向一样吗？为什么？请画出自行车在水平地面上匀速行驶的受力示意图和斜面上匀速下坡的自行车受力示意图。

5．自行车的车座为什么要设计成较宽大的“马鞍形”？坐垫下的有许多弹簧，它们有什么作用？（1）在车轴拧螺母处要加一个垫圈，来_______受力面积，以_________压强．(2)自行车的脚踏板做得扁而平，来_______受力面积，以_______它对脚的压强。

(3)小强的爸爸告诉小强：在炎热的夏天，自行车轮胎内的气体不能充得太足，为什么？(4)一般情况下，充足气的自行车轮胎着地面积大约为S=2×5cm×5cm=50cm2，当小强骑自行车前进时，和坦克车比较，谁对地的压强谁的大？（坦克车质量50t，履带与地面的接触面积5m2）(5)小强的自行车是碳纤维做的，和钢结构的车比起开有什么优点？这辆自行车的自重100N，车与地面的接触面积是20cm2。

自行车上的物理知识一、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S=2×10Cm×5cm=100×cm2，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6.5×104Pa．(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)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)自行车的车梯上挂有一个弹簧，在它弹起时，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．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．1.测量中的运用在测量跑到的长度时，可运用自行车。

自行车刹车受力情况的两种分析方法令狐烈摘要：本文就自行车在刹车时前后轮的受力情况分别运用质点系动量矩定理和达朗贝尔原理两种方法，讨论前后轮受力的大小关系，在此基础上进一步讨论了刹车时候的翻转问题，并进行相应比较。

最后就分析结果给出自行车刹车方法的建议。

关键词：质点系动量矩定理，达朗贝尔原理，刹车，受力，翻转。

【0】问题的提出刹车时，究竟是前轮提供的摩擦力大一些还是后轮？刹车该先刹前轮还是后轮？刹死还是不刹死更安全一些？急速下坡刹车时，后轮常常会腾空，那么是否是会有翻转的危险？怎么样刹车才能更安全，才能让自行车及时停下来？自行车刹车时制动力来自地面的作用力，分析地面的作用力对于指导我们如何正确的刹车有着重要意义。

本文将建立自行车刹车时的简易模型，分别运用质点系动量矩定理和达朗贝尔原理，讨论前后轮受力的大小关系，在此基础上进一步讨论了刹车时候的翻转问题，最后就分析结果给出自行车刹车方法的建议。

【1】假设及模型1）为了简化研究，本文对自行车刹车时的情况讨论基于以下假设：（1）刹车时，前后轮在一条直线上，即不考虑刹车加转弯的情况；（2）地面的滚动摩阻和摩擦力相比很小，这也正是实际的情况；（3）刹车时没有侧滑现象，即不考虑侧滑问题。

2）模型与相关参量如图一将自行车用一根连杆铰接两个车轮来表示，车轮半径为r,两轮轮心相距2L。

车的其他部分和人的用三角形表示。

在刹车的时候，人的身体因为惯性向前倾斜，人和车组成系统的质心将会前移，假设系统质心前移后相对于两轮连线的中垂线的距离为b，距离地面高度为h，系统总质量为m。

为了不失一般性，假设路面与水平面倾角为β；假设地面的动摩擦系数为f；假设自行车刹车使得加速度为a 角加速度为α。

【3】质点系动量矩定理分析法以平行路面为x轴，垂直路面为y轴建立坐标系。

质点系加速度如图二。

刹车时，人身体向前倾，系统质心向前移动。

在图一所示瞬间，自行车系统受到重力mg作用。

前轮受到地面支持力N1，摩擦力Ff1作用，后轮受到地面支持力N2，摩擦力Ff2作用。

⽤⼒捏闸，可以使快速⾏驶的⾃⾏车停⽌下来，这是利⽤增⼤
压⼒
压⼒
的⽅法，增⼤了闸⽪与车轮之间的摩擦，刚刹车时，闸⽪与车轮间的摩擦属于
滑动
滑动
摩擦．
分析：（1）增⼤摩擦⼒的⽅法：在压⼒⼀定时，增⼤接触⾯的粗糙程度来增⼤摩擦⼒．在接触⾯粗糙程度⼀定时，增⼤压⼒来增⼤摩擦⼒．
（2）滚动摩擦和滑动摩擦的区别：滚动的物体和接触⾯之间接触的部分总是在改变；滑动的物体和接触⾯之间接触的部分总是不改变．
解答：解：（1）⽤⼒捏闸，是在接触⾯粗糙程度⼀定时，增⼤压⼒来增⼤闸⽪与车轮之间的摩擦⼒，可以使快速⾏驶的⾃⾏车停⽌下来．
（2）刚刹车时，闸⽪总是和车轮是接触的，所以闸⽪与车轮间的摩擦是滑动摩擦．
故答案为：压⼒；滑动．
点评：掌握摩擦⼒⼤⼩的影响因素，利⽤控制变量法解释⽣活中增⼤和减⼩摩擦的问题．。

力学知识在自行车刹车系统中的应用发表时间：2018-05-02T15:03:06.983Z 来源：《科技中国》2017年10期作者：刘皓宇[导读] 摘要：本文应用力学知识对自行车的刹车系统进行了探讨，首先阐述了自行车行驶的驱动力，之后对人-车系统的受力情况进行了分析，通过力学知识的应用，解释了为什么高速急刹车时使用前闸容易产生后轮打横的现象以及使用后闸更为平稳的原因。

结果表明采用力学知识可以使人们对自行车的刹车系统有一个更为科学的认识，有助于骑行者更加安全的使用自行车这一代步工具。

摘要：本文应用力学知识对自行车的刹车系统进行了探讨，首先阐述了自行车行驶的驱动力，之后对人-车系统的受力情况进行了分析，通过力学知识的应用，解释了为什么高速急刹车时使用前闸容易产生后轮打横的现象以及使用后闸更为平稳的原因。

结果表明采用力学知识可以使人们对自行车的刹车系统有一个更为科学的认识，有助于骑行者更加安全的使用自行车这一代步工具。

关键词：自行车刹车系统；受力分析；力学知识应用中图分类号：O31 文献标识码：A1引言自行车作为一种绿色环保、简便快捷的交通工具，一直以来都是人们出行时偏爱的代步工具，在自行车的设计中，存在许多物理学的影子[1]。

其中刹车系统最为典型，在前后闸的设计中应用到了很多力学知识，我们在日常生活中一定有过很多类似的感受，当高速骑行时，如果需要急刹车，此时使用前闸就很容易使得车身打横，而使用后闸则相对平稳[2]，本文从物理的角度出发，对这一现象采用力学知识进行了分析。

5结束语综上所述，应用力学知识分析自行车刹车系统可以科学的解释前闸和后闸的使用原理，在骑行过程中可以有效的避免出现危险情况。

力学知识在日常生活中广泛存在，细致观察与充分思考有利于将理论知识与实践相联系。

参考文献[1] 马振豪. 浅谈自行车的物理原理[J]. 教育科学: 引文版, 2017,2: 281-281.[2] 苗英恺, 陈佳. 自行车急刹车时的力学分析[J]. 力学与实践, 2008,。

理论力学论文班级：仪11姓名：***学号：******指导教师：***自行车刹前闸与后闸效果比较仪11 王澍 010677 对于自行车我们已经很熟悉了，可是，我们对自行车的一些结构和功能可能还没有很深入的了解，现在，我们来具体的讨论一下自行车刹车时的力学原理，并对自行车前闸和后闸在刹车时的作用作一下比较。

一．首先，让我们来对自行车前后轮的受力情况作一个具体的分析。

我们知道，自行车的前后轮都会受到摩擦力，但是，两个车轮分别受到怎样的摩擦力，左边的是后轮的受力分析图，如图所示，后轮所受的摩擦力是向前的，这一点我们可以这样说明：由我们平时的经验可知，在蹬车向前时，链条的上半部分是张紧的，下半部分是松弛的，所以，链条的上半对轮轴有一个力T,这个力对轮轴有一个顺时针的力矩，所以，只有在地面对轮的摩擦力f1向前的情况下，才有可能力矩平衡，使后轮匀速转动（将轮理想的看作匀速转动）。

认为后轮是纯滚动，且后轮与地面的接触点没有运动，所以，f1是静摩擦力。

右边的是前轮的受力分析图，前轮受到一个车架对它的约束力F2和地面对它的摩擦力f2，因为，前轮是在约束力的推动下向前纯滚动，所以，地面对轮应该有一个向后的滚动摩擦力。

将自行车看成一个整体，则车在水平方向受到两个力，一个是静摩擦力f1，一个是滚动摩擦力f2，f1是使车前进的动力，f2是车前进的阻力。

在车匀速前进时有f1=f2。

静摩擦力f1的大小由链条拉力T有关，当车要加速时，用力蹬车，链条的拉力T增大，则f1相应增大，有f1>f2，则车有向前的加速度。

二.自行车在刹车时，有三种情况：1.只刹前闸。

这种情况下，前轮与车架由于闸皮的摩擦力保持相对静止，则轮不再滚动，其与地面的滚动摩擦力变成了滑动摩擦力，而通常情况下，滑动摩擦力比滚动摩擦力大很多。

这样，车在一个变得很大的阻力的作用下，会停下来。

不过，如果车的速度很快，刹车很急的话，前轮会在很大的阻力下停下来，可是后轮还有很大的速度，会继续向前运动，巨大的惯性会使后轮弹起来，甚至使车从后面翻过来。