自行车是省功费力的机械-生活物理散记之十一
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自行车中的物理知识课题内容:有关自行车的科学知识调研及使用的实践分析。
课题目的:(1)提高在日常生活中发现科学原理的能力。
(2)自己用科学知识改进日用品性能的能力。
(3)提高自己观察,收集信息的能力。
自行车在我国是很普及的代步和运载工具。
在它的“身上”运用了许多力学知识。
自行车的力学知识1.测量中的应用在测量跑道的长度时,可运用自行车。
如普通车轮的直径为0.71米或0.66米。
那么转过一圈长度为直径乘圆周率π,即约2.23米或2.07米,然后,让车沿着跑道滚动,记下滚过的圈数n,则跑道长为n×2.23米或n×2.07米。
2.力和运动的应用(1)减小与增大摩擦。
车的前轴、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,车把手塑料套,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)弹簧的减震作用。
车的座垫下安有许多根弹簧,利用它的缓冲作用以减小震动。
3.压强知识的应用(1)自行车车胎上刻有载重量。
如车载过重,则车胎受到压强太大而被压破。
(2)座垫呈马鞍型,它能够增大座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.简单机械知识的应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:脚蹬板与链轮牙盘;后轮与飞轮及龙头与转轴等。
5.功、机械能的知识运用(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)动能和重力势能的相互转化。
如骑车上坡前,人们往往要加紧蹬几下,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。
生活中的自行车与力学----万州二中高2019级一班晏嘉力学与生活息息相关,在生活中,有很多与力学有关的现象:因为有重力,我们才能在地球上站住脚跟;因为有摩擦力,我们才能在地上飞奔不至于原地打滑;因为有磁场力,指南针才能发挥它巨大的作用。
下面让我们来研究一下自行车与摩擦力的关系。
经过反复的实验探索和思考,我总结出五种有趣有效的判断方法,并充分认识到摩擦力方向与相对运动方向或相对运动趋势方向相反.自行车能前进靠的是地面的摩擦力.我们要了解自行车的运动原理,首先就要了解当我们骑自行车沿直线正常前进时,地面对车轮的摩擦力情况.用怎样的方法,能够判断出地面对车前后轮的摩擦力方向呢?一、打滑判断法寒冷的冬天,让自行车行驶在冰面上,由于冰的表面很光滑,车难以向前运动,而只是在原地打滑,我们发现车倾倒之前,只有后轮在原地打滑,而前轮并不旋转打滑.可见,后轮是主动向后“蹭”地面,所以地面对后轮的摩擦力方向是向前;而前轮,除非当自行车向前运动时地面会“主动”去“蹭”前轮,才能使它转动,可以看出地面对前轮的摩擦力向后.二、“沙中受阻”判断法让一个同学骑自行车在操场上的跳远沙坑中行驶,由于沙较深(约15cm),车轮会陷入沙中使行车困难,当车停止向前运动以后,由于骑车人继续奋力蹬车,旋转的后轮使它底下的沙子不断向后甩出,可见后轮对地面的摩擦力方向是向后的,根据牛顿第三定律,当然地面对后轮的摩擦力方向是向前的.我们还观察到,车受阻后,前轮并不转动,可见它的情况与后轮不一样:自行车行驶时,前轮受到地面给它的摩擦力方向是向后.三、“胶布卷边”判断法在车的前、后橡胶轮胎外侧(轮胎上能够反复接触到地面的部位)各牢牢贴上一块医用胶布,在自行车向前行驶一段路程后,我们检察胶布,发现后轮所贴胶布是先挨地的一端起了卷边,而前轮所贴胶布是后挨地的一端起了卷边.可以想到,因为地面对后轮具有方向向前的摩擦力,对前轮具有方向向后的摩擦力,所以才有这样的结果.四、“杂技联想”判断法杂技高手可以使前轮腾空,只靠后轮着地向前行驶,只要他一直踩踏板,车就会一直向前,甚至可以加速,可见地面对后轮的摩擦力是向前.但是如果换成后轮腾空、前轮着地行驶,即使他一直踩踏板,自行车也会慢慢地停下,可见地面对前轮的摩擦力是向后.在这里要注意,因为踏板轴链条是与后轮轴连接的,所以有这两种不同情况.五、“主动、从动轮”直接判断法观察普通的自行车,后轮胎是主动轮(它与踏板轴的链条连接),是能“主动”旋转的轮子,是使得自行车前进的“动力之源”:而前轮是从动轮,是“被迫”旋转的,起辅助行驶和辅助平衡的作用.主动轮受地面摩擦力方向是与车运动方向相同(向前),从动轮受地面摩擦力方向是与车运动方向相反(向后).以上六种方法,是我们在开展研究性活动课中,通过自己观察实验得出来的.用类似的方法,我们还研究了汽车行驶时前、后轮受地面摩擦力的方向,人行走时前、后脚受地面摩擦力的方向等等,充分认识到摩擦力方向与相对运动或相对运动趋势方向相反.。
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.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=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6.5×106Pa.(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(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.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,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(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,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、电学方面电动自行车的基本原理是:由蓄电池提供电能,电动机驱动自行车。
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。
教科版六年级科学上册《1.8 自行车上的简单机械》教案含教学反思一. 教材分析《自行车上的简单机械》这一课主要让学生了解和认识自行车上常见的简单机械,如杠杆、轮轴、滑轮等,并能够分析它们在自行车上的作用和原理。
通过本节课的学习,学生能够提高对机械的认识,培养观察和分析问题的能力。
二. 学情分析六年级的学生已经具备了一定的物理知识,对简单机械有一定的了解。
同时,自行车是学生们日常生活中常见的交通工具,他们对自行车有一定的熟悉度。
因此,在教学过程中,教师可以结合学生的实际生活,激发他们的学习兴趣。
三. 教学目标1.知识与技能:了解自行车上的常见简单机械,如杠杆、轮轴、滑轮等,并能够分析它们的作用和原理。
2.过程与方法:通过观察、操作、分析,培养学生的观察能力和问题分析能力。
3.情感态度价值观:培养学生对科学的热爱,培养他们积极探索的精神。
四. 教学重难点1.重点:自行车上的常见简单机械及其作用和原理。
2.难点:分析自行车上的简单机械如何省力、省距离或改变力的方向。
五. 教学方法1.讲授法:讲解自行车上的简单机械的定义、作用和原理。
2.观察法:让学生观察自行车上的简单机械,分析其作用和原理。
3.操作法:让学生亲自动手操作自行车上的简单机械,体会其原理。
4.讨论法:分组讨论自行车上的简单机械在实际使用中的优点和不足。
六. 教学准备1.教具:自行车、杠杆、轮轴、滑轮等实物或模型。
2.课件:自行车上的简单机械图片、动画等。
七. 教学过程导入(5分钟)教师通过提问方式引导学生思考:同学们,你们平时骑自行车时,有没有注意到自行车上的一些特殊的零件?它们有什么作用呢?呈现(10分钟)教师展示自行车上的简单机械,如杠杆、轮轴、滑轮等,并简要介绍它们的作用和原理。
操练(10分钟)教师引导学生亲自动手操作自行车上的简单机械,如杠杆、轮轴、滑轮等,让学生体会其原理。
巩固(10分钟)教师提出问题,让学生分组讨论自行车上的简单机械在实际使用中的优点和不足。