汽车运动过程中的受力分析

曲轴的受力情况分析及主要强化方式
在汽车发动机中，曲轴是承受负荷最大的部件，在发动机工作时，曲轴的各部分会受到弯曲、扭转、拉压和剪切等力的作用。

曲轴时常处于高速旋转的运动状态之中，这会很容易造成磨损和发热烧损，因此要求轴颈表面要有很好的表面耐磨度，同时要防止曲轴的疲劳断裂，在曲轴常见的故障中，因弯曲疲劳断裂引起的故障率高达百分之八十以上。

为了保证发动机正常地、可靠地工作，这就要求曲轴要有足够的强度、耐磨性、刚度和平衡精度，因此，我们在曲轴的制造过程中，必须对曲轴进行强化处理。

对曲轴的强化处理指的是在不改变曲轴的结构的前提下，采用物理的、化学的以及机械的方法，使曲轴得到尽可能大的强化度，以达到提高曲轴的各项力学性能的目的。

在现实生产中，我们可以依据曲轴的工况和实际技术要求，选择一种或多种强化手段对曲轴进行强化处理。

常见的对曲轴强化处理方式主要有以下几种：轴颈表面和圆角淬火强化方式、圆角滚压强化方式、氮化强化方式和碳氮共渗强化方式等。

浅谈摩擦力在实际生活以及理论分析中的应用摘要：摩擦力分为静摩擦力和动摩擦力，动摩擦力又可以分为滑动摩擦力和滚动摩擦力，各种摩擦力在实际生活中都是广泛存在和不可缺少的，并且还起着非常重要的作用，有的摩擦力在理论分析中可以由具体的公式进行计算，而有的摩擦力则要通过对具体问题具体分析而计算出来。

在物理学中，摩擦力也是最常见和最重要的力之一。

关键词：摩擦力；理论分析；应用摩擦力在实际生活中是普遍存在的，在人类社会的进步与发展中起着非常重要的作用。

在现实社会生活中，人要行走、汽车刹车、传送带传输物品等等，都离不开摩擦力的作用；在物理教学中，对物体进行受力分析往往也会涉及到摩擦力，由于摩擦力的种类较多，所以在受力分析中要根据实际情况进行分析。

一、步行过程中的摩擦力在现实生活中，我们要向前走，人相对于地面是前进的，而在前进的过程中，我们依靠的是地面与鞋之间的摩擦力的作用，在图（一）中，V0是人前进的速度方向，但是我们的鞋底所受到的摩擦力并不是与V0相反的，即不是与人运动的方向相反，摩擦力的方向与物体之间相对运动或具有相对运动趋势的方向相反，所以鞋底受到的摩擦力与人前进的方向是一致的，从而才使得人获得一个与运动方向相反的加速度（即获得一个与运动方向相反的合力）。

人不行的过程中，脚底相对与地面有与人运动方向相反的趋势，但是并未向与人运动方向相反的方向运动，所以人类步行依靠的是鞋底与地面之间的摩擦力来实现的。

一、传送带传输物品过程中的摩擦力传送带传输物品在日常生活中是普遍存在的，也是物理学的受力分析中比较常见的。

水平运动的传送带传输物品的过程中，由于传送带本身一般具有一定的速度，若物体是相对与地面静止放上传送带的，它会在与传送带之间的摩擦力的作用下在传送带上作加速运动，若传送带足够长，则被传送的物品的速度最终会加速到与传送带的速度一致。

此时它与传送带之间无相对滑动，也无相对滑动的趋势，所以当物品运动速度等于传送带运动速度时，被传送物品受到的摩擦力大小减为零，在运动方向（水平方向）不再受到力的作用。

科二物理知识点总结科目二是驾驶员考试中的一个重要科目，主要考察驾驶员在车辆操作和驾驶技术方面的表现。

在科目二考试中，物理知识是至关重要的一部分，它涉及到车辆的动力、牵引、制动等方面的知识。

以下是科目二物理知识点的总结：1. 力的作用驾驶员在日常驾驶中需了解力的作用，力是一种物体之间相互作用的效果。

力的大小和方向决定了物体的运动状态。

在驾驶中，牵引力和制动力是两个非常重要的力，它们分别影响着车辆的加速和减速。

2. 牵引力牵引力是指汽车引擎产生的力，用来推动车辆前进。

牵引力的大小取决于发动机的输出功率和车辆的传动系统。

在科目二考试中，驾驶员需要在牵引力的作用下完成直线行驶和转弯操作。

3. 制动力制动力是指刹车系统产生的力，用来减缓车辆的速度。

制动力的大小取决于刹车系统的性能和使用方式。

驾驶员在科目二考试中需要掌握正确的制动技巧，包括紧急制动和减速制动。

4. 摩擦力摩擦力是一种阻碍物体相对运动的力，它是汽车行驶中的主要阻力来源。

在科目二考试中，驾驶员需要通过掌握驾驶技巧和车辆控制能力来克服摩擦力，实现车辆的稳定行驶。

5. 车辆动力学车辆动力学是研究车辆运动规律的科学，它涉及到车辆的加速、转向、制动等方面的知识。

在科目二考试中，驾驶员需要了解车辆动力学原理，合理运用车辆动力学知识来完成考试项目。

6. 车辆稳定性车辆稳定性是指车辆在行驶过程中保持稳定状态的能力。

在科目二考试中，驾驶员需要通过掌握正确的车辆控制技巧和转向技巧来提高车辆的稳定性，确保行驶安全。

7. 车辆转向车辆转向是指车辆改变行进方向的操作，包括直线行驶、曲线行驶、并线、掉头等。

在科目二考试中，驾驶员需要灵活运用转向技巧，合理控制方向盘和踏板，完成各项转向操作。

8. 车辆停车车辆停车是指车辆在行驶过程中临时停靠的操作，包括直角停车、斜线停车、曲线停车等。

在科目二考试中，驾驶员需要通过掌握正确的制动技巧和停车技巧，完成各项停车操作。

9. 车辆掉头车辆掉头是指车辆在行驶过程中沿相反方向行进的操作，包括直角掉头、倒车掉头等。

一、实验目的1. 了解汽车运动过程中的受力情况；2. 掌握汽车在水平行驶、加速行驶和转弯三种典型情况下的受力分析；3. 培养学生的实验操作能力和分析问题能力。

二、实验原理汽车在运动过程中受到多种力的作用，主要包括牵引力、摩擦力、重力、支持力等。

本实验通过分析汽车在水平行驶、加速行驶和转弯三种典型情况下的受力情况，了解汽车运动过程中的力学原理。

三、实验器材1. 汽车一辆；2. 三角板；3. 测速仪；4. 弹簧测力计；5. 水平仪；6. 圆周运动轨迹板；7. 记录纸和笔。

四、实验步骤1. 水平行驶实验：（1）将汽车停放在水平路面上，确保汽车处于静止状态；（2）使用水平仪检查汽车是否水平；（3）启动汽车，保持匀速行驶，使用测速仪记录汽车的速度；（4）用弹簧测力计测量汽车受到的牵引力；（5）记录汽车受到的摩擦力；（6）分析汽车在水平行驶过程中的受力情况。

2. 加速行驶实验：（1）将汽车停放在水平路面上，确保汽车处于静止状态；（2）启动汽车，逐渐加速，使用测速仪记录汽车的速度；（3）用弹簧测力计测量汽车受到的牵引力；（4）记录汽车受到的摩擦力；（5）分析汽车在加速行驶过程中的受力情况。

3. 转弯实验：（1）将汽车停放在水平路面上，确保汽车处于静止状态；（2）启动汽车，进入圆周运动轨迹板，保持匀速转弯；（3）使用测速仪记录汽车的速度；（4）用弹簧测力计测量汽车受到的牵引力；（5）记录汽车受到的摩擦力；（6）分析汽车在转弯过程中的受力情况。

五、实验结果与分析1. 水平行驶实验：根据实验数据，汽车在水平行驶过程中受到的牵引力等于摩擦力，汽车做匀速直线运动。

牵引力与摩擦力的平衡关系使得汽车能够保持匀速行驶。

2. 加速行驶实验：根据实验数据，汽车在加速行驶过程中受到的牵引力大于摩擦力，汽车做匀加速直线运动。

随着速度的增加，牵引力逐渐减小，汽车做加速度不断减小的加速运动。

3. 转弯实验：根据实验数据，汽车在转弯过程中受到的牵引力分解为切向分力和径向分力。

汽车运行过程中的物理问题作者：刘振康来源：《新课程·教研版》2010年第14期随着我国经济建设的不断发展,汽车已经十分普及。

汽车运行过程中的物理问题已成为高中物理在实际生活中运用的一个重点,同时也是同学们在学习中的一个难点。

为了启发同学们思考,现将此类问题分析整理如下:一、汽车的牵引力(驱动力)汽车的牵引力F源自于汽车的内燃发动机带动前或后轮转动时在车轮与地面接触的切点处,沿车轮转动的切线的反方向对地面所施的摩擦力(如图1),此摩擦力应为静摩擦力,作用点在驱动轮上(轮与地面接触的切点),此作用点随轮的转动不断改变。

如果驱动轮打滑汽车就失去了牵引力不能前进。

现在国内的汽车有前驱动的,有后驱动的,也有前后驱动的,都同此理。

牵引力F的大小与车轮、地面的材料、接触程度和压力有关,也与汽车发动机的功率P(驱动轮的转速)有关。

二、汽车运行过程汽车在平直路面上行驶,一般可分为启动、正常行驶和制动减速停止三个过程。

在行驶过程中满足:P=Fv。

v为汽车运行速度。

发动机的功率即牵引力的功率。

由于力与速度方向相同,P=Fv。

如果发动机保持牵引力不变,则功率将随运行速率增大而增加。

但发动机的功率的增大是有一定限度的,发动机实际功率不能超过其额定功率。

当发动机达到额定功率并保持功率不变运行时,其牵引力与运行的速率成反比。

因此,汽车以恒定的加速度a做匀加速运动只能维持到速度增加到某一极值v1。

若汽车的质量为m,汽车运行中所受阻力为F2,则牵引力F1=F2+ma,可知v1=P/(F2+ma)。

当汽车速度达到v1之后,车速仍可增大(因为牵引力大于阻力),但随着速度增大,牵引力将减小到与阻力大小相等,得v2=P额/F2。

显然车速达到最大速度之前,必然经历一段加速度逐渐减小的加速运动,直至加速度减为零。

尤其是汽车以恒定功率开始运动到达最大速度的过程,汽车始终做变加速运动。

匀变速运动的运动学公式不能应用此类问题。

例如汽车以恒定功率运动,在t秒内速度由v1增加到v2。

汽车运动过程中的受力分析摘要：汽车运动过程之中需要收到很多较为复杂的力的综合作用，本文结合汽车实际的受力情况，选择其中较为典型的水平行驶、加速行驶和转弯这三种情况的受力情况进行分析。

希望通过笔者的分析可以提高人们对于汽车受力情况的了解，更为科学的掌握汽车运动过程中的综合情况。

关键词：汽车；运动；受力分析；速度前言：随着现代经济社会的不断发展与进步，汽车已经成为现代人生活之中不可或缺的生活用品，汽车的普及极大的改变了现代人的生活方式与生产方式，促进了现代社会的巨大进步。

但是，针对汽车受力情况的具体研究与分析的文献国内还鲜有报道，笔者结合多年工作的经验，对汽车在运动过程之中的受力情况进行了系统的分析，希望可以通过这些分析提高人们对于汽车运动情况的了解，更好的掌握汽车的受力情况，为今后汽车行业的发展带来积极的启发。

1.汽车在水平行驶过程之中的受力分析汽车在行驶的过程之中受到的力主要有两种：牵引力和摩擦力。

这是从大的方向上进行概述。

传统思维认为，汽车在水平行驶的过程之中主要受到发动机的牵引力，但是从力学方面进行分析这种思维是错误的。

其实，带动汽车向前行驶的直接动力是轮胎的静摩擦f，这是汽车在行驶之中受到的直接动力。

为了更好的说明汽车的手里情况，我们将汽车受到的静摩擦力也就是直接动力定义为F1，汽车在运动的过程之中当然还会受到相应的摩擦阻力，主要包括汽车轮胎的滚动摩擦f1、汽车内部部件之间的摩擦力f2以及汽车受到的空气阻力f3..牛顿第一定律指出，汽车保持匀速行驶的条件为受到的和外来为0，即：（1）（2）结合（1），我们可知汽车所收到的静摩擦力等于三种摩擦组合之和时，汽车才可以在水平面上做匀速直线运动。

（2）向我们展示的是滑动摩擦力的定义式，通过该定义式我们可知，汽车收到的滑动摩擦力与汽车的重力成正比，同时和地面的摩擦因数存在很大的关系。

但是，这里需要注意的是，汽车一般收到的摩擦力是滚动摩擦与滑动摩擦之间存在很大的差别，滑动摩擦可以近似等于最大静摩擦，也就是汽车的直接动力。

汽车行驶阻力分析222.1 滚动阻力轮胎滚动时，与支承地面的接触区产生法向和切向相互作用力，并使接触区的轮胎和地面发生相应的变形。

这种变形取决于轮胎和地面的相对刚度。

轮胎在硬路面上滚动时，轮胎变形是变形的主要成份；而当轮胎在松软地面滚动时，主要变形为地面的沉陷变形。

轮胎在滚动过程中，轮胎的各个组成部分间摩擦以及橡胶元、帘线等分子之间的摩擦，产生摩擦热而耗散，这种损失称为弹性元件的迟滞损失。

图2-7中的右图为简化的轮胎模型。

它将充气轮胎视为由无数弹簧-阻尼器单元组成的弹性轮。

当每个单元进入印迹时，弹簧-阻尼器组成的轮胎单元首先被压缩，然后松弛。

由于存在阻尼消耗压缩能量，轮胎内部阻尼摩擦产生迟滞损失，这种迟滞损失表现为阻碍车轮运动的阻力偶。

图2-7中的左图所示为轮胎的弹性特性。

图中的C曲线为压缩过程（加载）曲线，而D曲线为松弛过程（卸载）曲线。

两条曲线所包围的面积及为阻尼的迟滞能量损失。

图2-7右图的阴影表示为轮胎接触区受力情况。

汽车静止时，车轮与地面接触区法向反作用力分布是前后对称的，其合力垂直接触面指向轮心（经接触面的车轮中心垂线n-n'）;当车轮滚动时，以从动轮等速滚动为例，接触区法向反作用力的分布前后不对称，合法向反作用力F zi向前偏移了一段距离a，见图2-8。

这是因为轮胎与地面接触区的前端处于压缩行程，而后端处于松弛行程，因而接触面前端法向力大于后端法向力。

如果将合法向反作用力后移距离a至车轮中心的垂线n-n'，则有阻碍车轮滚动的阻力偶矩F fi从动轮等速转动时，受力平衡方程为式中：W i 为重力；F pi 为水平推力要使从动轮在刚性路面上等速滚动，必须在轮心上作用水平推力F pi ，与接触面的切向反作用力构成力偶矩来克服滚动阻力偶矩 T fi 。

即(2-24)令 f= a /r ，贝y W 叫或如上佥二他r式（2-25）表明，滚动阻力可视为车轮在一定条件下滚动时所需的推力与车轮负荷之比， 或单位汽车重力所需之推力。

摘要：通过对汽车受力、惯性、起动、上坡、车距、转弯、刹车等有关物理知识的研究，帮助学生学会应用理论知识去解决实际问题，培养学生的实践能力。

关键字：力学知识、汽车问题、课题研究物理一直被认为是最实用，与生活联系最紧密的学科之一。

物理知识都是从生产、生活、科学实验中概括和总结出来的，是一门实用性极强的学科。

把理论知识与实际相联系，不仅能提高动手能力，而且能加深对所学知识的印象，加深理解，巩固记忆。

平时的教学过程中，要引导学生养成一种“从生活走向物理，从物理走向社会”的良好学习习惯。

笔者认为至少需要从两方面入手：一方面，新知识的教学要多以学生的生活实际为起点，应贴近学生生活，引导学生提出问题，分析问题、解决问题，然后进行理性归纳。

这样的一个教学过程，实质上是一个很好地促进学生创新意识形成的过程。

另一方面，要鼓励、引导学生把理论知识放到生产、生活实际中去检验、巩固，应用理论知识去解决实际问题。

这必然有利于学生实践能力的提高。

但是很多时候我们都忽视了它在生活中基本的应用，而是用脱离实际的“题海”让学生对物理的学习失去兴趣，越来越怕学物理。

美国心理学家布鲁纳说：“学习的最好动机，乃是对所学教材本身的兴趣”，这就是说，兴趣是一个人倾向于认识、研究并获得某种知识的心理特征，是推动人们求知的一种内在力量，兴趣必然引起追求和研究，就会导致对事物的深刻认识和理解。

笔者刚结束高一学年的教学，整理发现有很多汽车的问题可以用高一的力学知识解决。

而汽车作为一种现代交通工具,正在逐步进入寻常百姓的消费视线。

这一课题必然引起学生的兴趣，把它作为暑期社会实践或是学生分组的课题研究非常合适。

一方面：通过这个课题研究让学生提高交通安全意识，了解汽车受力、惯性、起动、上坡、车距、转弯、刹车等有关物理知识；另一方面：以汽车为知识载体的命题,也愈来愈频繁地出现在卷面上。

这类习题联系实际生活，用于复习整理高一所学力学知识内容大有裨益，下面就这一课题进行探讨：1、汽车的受力问题汽车行驶中的主要阻力来源于地面对车轮的摩擦力(空气对车身的摩擦力相对较小)。

牛顿运动定律的应用课后篇巩固提升合格考达标练1.在交通事故的分析中,刹车线的长度是很重要的依据,刹车线是汽车刹车后,停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹。

在某次交通事故中,汽车的刹车线长度是14 m,假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7,g 取 10 m/s 2,则汽车刹车前的速度为( ) A.7 m/sB.14 m/sC.10 m/sD.20 m/sa ,由牛顿第二定律得μmg=ma ,解得a=μg 。

由匀变速直线运动速度与位移关系式v 02=2ax ,可得汽车刹车前的速度为 v 0=√2ax =√2μgx =14 m/s,因此选项B 正确。

2.假设汽车突然紧急制动后所受到的阻力的大小与汽车所受的重力的大小差不多,当汽车以20 m/s 的速度行驶时突然制动,它还能继续滑动的距离约为(重力加速度g 取10 m/s 2)( ) A.40 m B.20 m C.10 mD.5 m,汽车刹车的加速度a=Ffm =mgm =g ,则继续滑行的距离s=v 022a =20 m,B 项正确。

3.(2021河南焦作高一期末)从距地面h 高度处由静止释放一小球,与地面碰撞后竖直返回且碰撞前后速率不变,返回的高度为原高度的一半,已知重力加速度为g ,小球的质量为m ,运动过程中阻力大小不变,则小球所受阻力大小为( ) A.45mg B.12mg C.34mgD.13mgF f ,落地速度大小为v ,小球下落时,满足mg-F f =ma 1,2a 1h=v 2,小球反弹时满足mg+F f =ma 2,2a 2·ℎ2=v 2,联立解得F f =13mg ,故选D 。

4.某气枪子弹的出口速度达100 m/s,若气枪的枪膛长0.5 m,子弹的质量为20 g,若把子弹在枪膛内的运动看作匀变速直线运动,则高压气体对子弹的平均作用力为 ( )A.1×102 NB.2×102 NC.2×105 ND.2×104 Nv2=2ax ,得a=v 22x=10022×0.5m/s 2=1×104 m/s 2,从而得高压气体对子弹的平均作用力F=ma=20×10-3×1×104 N=2×102 N 。

汽车行驶过程中轮胎与地面的摩擦力研究摘要：汽车在行驶的过程，轮胎不断与地面进行接触进而产生了摩擦力，并影响到汽车行驶的方向、速度等。

基于此，本文针对汽车汽车在平直公路上正常行驶时、刹车时以及转弯时所受的摩擦力进行分析，进而具体描述了轮胎在汽车行驶中所产生的作用及影响。

关键词：汽车；轮胎；摩擦力引言：在行驶时，轮胎与地面进行摩擦，这是一种必然的物理现象。

摩擦在生活中处处可见，摩擦力对物体的运动产生了阻碍，但是在汽车的行驶过程中，却又扮演着动力的角色，针对汽车行驶的不同阶段，汽车轮胎与地面的摩擦力可以大致分为三种类型。

1.平直公路上正常行驶时所受的摩擦力汽车在平直的公路上行驶时，主要分为以下三个阶段，即启动、加速、匀速等，这这是哪个阶段内，汽车会受到相同方向的摩擦力。

所谓摩擦力，就是指互相接触的物体在进行相对运动或者是具有相对运动趋势时，所产生的一种阻碍物体间运动及运动趋势的力。

在汽车的行驶过程中，主动轮使汽车轮胎与地面产生了相对运动，这种运动是由汽车发动机所提供的驱动力。

汽车的动力主要依靠后轮作为主动轮，行驶的过程中，发动机提供动能，使得主动轮顺时针方向转动。

一旦地面光滑度较高，就会令轮胎在原地打转，不能有效行驶，而地面具有摩擦力，才会使地面对车轮产生阻碍车轮向后滑动的摩擦力，这样才能使得汽车向前行驶。

相较于主动轮，从动轮就是不提供动力，不输出功率以及扭矩的轮。

从动轮受到地面的力是向后的，所以产生了阻力。

从动轮由于主动轮的作用，才向前被推动。

与主动轮相比，当从动轮形式的地面是光滑的，那么从动轮与地面接触的点就会相较于地面有前进趋势，反之地面粗糙，则会产生向后的摩擦力，并且这种力的方向不通过轴心，所以这个力是滚动摩擦力[1]。

滚动摩擦力是一种阻碍滚动的力，也正是由于这种力的作用，才使得从动轮向后被动地进行转动，推进汽车行驶。

2.刹车时所受的摩擦力刹车是汽车行驶最为关键的环节，也是对驾驶者以及行人安全的保障。