研究性學(xué)習(xí)結(jié)題報(bào)告

研究性學(xué)習(xí)題報(bào)告課題組長(zhǎng)肖靜課題組員趙安頔張韻趙麗潔趙悅王緣峰趙軍范必綸肖靜指導(dǎo)老張印權(quán)課題名：行上的物知識(shí)，自行車的設(shè)計(jì)和改裝問題產(chǎn)背景或提出原因我國(guó)是一個(gè)自行車大國(guó)每天都有上千萬(wàn)的人以自行車作為首要的交通工具行運(yùn)用了很多的物理知識(shí)課是學(xué)們對(duì)力學(xué)知識(shí)在自行車上的應(yīng)用有一定的認(rèn)識(shí)使同學(xué)們進(jìn)一步了解物理知識(shí)是怎樣與實(shí)際相結(jié)合的學(xué)能從這種應(yīng)用中得到啟發(fā)深了解自行車原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)改裝自行車。課題目（）高在日常生活中發(fā)現(xiàn)科學(xué)原理的能力。（）己用科學(xué)知識(shí)改進(jìn)日用品性能的能力。（）高自己觀察，收集信息的能。（）養(yǎng)同學(xué)的合作精神，共同探究。（）養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，結(jié)合奧運(yùn)，設(shè)計(jì)改裝自行車課題研方向：（1了解自行車的機(jī)械結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)思路（2研究測(cè)定自行車使用時(shí)的一些物理參量方法。例如：力、加速度（3圍繞自行車進(jìn)行有關(guān)的物理知識(shí)的應(yīng)用研究（4你的或同學(xué)的自行車村在哪些方面的問題？你是否試圖通過自己的研究解決問題（）計(jì)改裝自行車課題涉的主要基本能和知點(diǎn)：（1（2（3（4

物理知識(shí)中的速度、摩擦力、圓周運(yùn)動(dòng)、壓強(qiáng)等等材料學(xué)知識(shí)相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)創(chuàng)新能力課題研方法：老師帶領(lǐng)我們使用的觀察研究法如操場(chǎng)或者去自行車專賣店進(jìn)行近距離的觀察。信息采集分析法比如同分搜集自己感興趣的問題進(jìn)行研究終其他同學(xué)和老師交流研究的方法多種多樣，每所選的課題宜小不宜大，宜近不宜遠(yuǎn)。父母是孩子最好的老師，他們與自行車有深厚的感情，與他們交流，合作設(shè)計(jì)改進(jìn)自行車。課題研的過程：在每一節(jié)研學(xué)課上，我們都會(huì)討論交流一些問題，每次總會(huì)有準(zhǔn)備好的同學(xué)進(jìn)行發(fā)言。同學(xué)們結(jié)合和關(guān)材料進(jìn)行了生動(dòng)地講述，在過程中同學(xué)都會(huì)像講臺(tái)上的“小老師進(jìn)行提問老”總是耐心全面地回答問題。一些比較難理解的問題張老師就會(huì)幫助我們同，我們還經(jīng)常去操場(chǎng)察自行車一借了一位老師的自行車，張老師親自給我們講解這種理論與實(shí)踐應(yīng)用方法讓我們更加深刻的理解了自行車相關(guān)的物理知識(shí)父母的交流，增進(jìn)了親情，從他們身上學(xué)到了很多知識(shí)的父母有那么多知識(shí)。他們真棒。自行車相關(guān)歷史1791年法國(guó)人西弗拉克發(fā)明最原始的自行車。它只有兩個(gè)輪子而沒有傳動(dòng)裝置，

人騎在上面，需用兩腳蹬地驅(qū)車向前滾動(dòng)。年俄國(guó)人阿爾塔馬諾夫設(shè)計(jì)出世界上第一輛用踏板踩動(dòng)的自行車。年德國(guó)人德雷電斯在自行車上安裝了方向舵，使其能改變行駛方向。1839年，格蘭人麥克米倫制造出木制車輪，裝實(shí)心橡膠輪胎，前輪小，后輪大，坐墊較低，裝有腳踏板入曲連桿裝置車者可以雙腳離開地面的自行車。同年，麥克米倫又將木制自行車改為鐵制自行車。年英國(guó)人麥迪遜設(shè)計(jì)出第一輛裝有鐵絲輻條的自行車。年在德國(guó)斯圖加特出現(xiàn)了由后導(dǎo)輪向前驅(qū)動(dòng)的自行車，同時(shí)車上采用滾珠軸承，飛輪，彈簧等部件。1886年英人詹姆斯把自行車前后輪改為大小相同，并增加了鏈條，使其車型與現(xiàn)代自行車基本相同。年德國(guó)曼內(nèi)斯公司將無(wú)縫鋼管首先用于自行車生產(chǎn)。1888年英人鄧洛普用橡膠制造出內(nèi)胎，用皮革制造出外胎，以此作為自行車的充氣輪胎。從此，基本奠定了現(xiàn)代自行車的雛形。時(shí)至今日，自行車以成為全世界人們使用最多，最簡(jiǎn)單，最實(shí)用的交通工具。也許人們應(yīng)該永遠(yuǎn)記住這些自行車的發(fā)明者，他們的名字，絲毫不亞于汽車的發(fā)明者卡爾·本茨。自行車的基本結(jié)構(gòu)：自行車結(jié)構(gòu)雖不復(fù)雜但是每一部分的設(shè)計(jì)都有著豐富的物理原理要研究自行車首先要研究的就是自行車的基本結(jié)構(gòu)。下面以圖文結(jié)合的形式來(lái)了解一下自行車的結(jié)構(gòu)。

自行車的整體結(jié)構(gòu)自行車的車把自行車的車座結(jié)構(gòu)

自行車的車輪結(jié)構(gòu)自行車的分類

：●全能(Allrounder)基上是山車但適用領(lǐng)域由輕松的騎乘至比賽皆有蓋甚廣。如又是全避震車的話，便是長(zhǎng)程全避震車的同義詞。●下坡道車Downhiller)：供下坡道競(jìng)賽用車款，適用於純下坡之競(jìng)速。特徵為大的前叉較長(zhǎng)的避震沖程、極寬的車胎?！褡杂沈T車款(Freerider)：於下坡道車過重，因此車迷們既熱愛下坡道騎行，卻又不想受限於此，便會(huì)尋求一輛自由騎款（見下圖）：具有甚長(zhǎng)避震沖程（足足有100公厘）的堅(jiān)全避震車，以供極其劇烈的騎行方式之用?！裥蓍e用前避震(：也可為自由騎前避震車車手的坐姿常較松前叉會(huì)有長(zhǎng)達(dá)公之避震沖程。適合娛樂取向及追求舒適感的車迷?！褫p型全避震車(Lightfully)：去避震系統(tǒng)是決定關(guān)鍵今重量才是重點(diǎn)由於車手便是自行的馬達(dá)，因此重一直是重大決定因素。目前全避震車中11.5公以下的才可稱為輕型全避震車。其適用領(lǐng)域：由較長(zhǎng)之休閑旅程至馬拉松車賽均能勝任。●馬拉松賽用車(Marathonbike)可是輕量的全避震車或前避震式賽車程遠(yuǎn)，較輕的重量與兼顧運(yùn)動(dòng)性與舒適性的坐姿是取舍關(guān)鍵?！褓愜嘡acebike)專供越野比用途之競(jìng)速車款程涵蓋了上坡及下坡大多數(shù)為前避震車（輕量），車手可有較大伸展空間?！裥蓍e用全避震車(Tourfully)：指途廣泛的全避震車款，騎乘舒適性甚佳，但也須具備功能性及輕量特點(diǎn)?？芍^是各種極端特性的折衷產(chǎn)品?！袼献孕熊嚕核献孕熊嚥幌笃胀ǖ淖孕熊嚹菢佑袃芍卉囕?，而是在一個(gè)塑料或木制的船體上安裝車身因它的上部分象自行車半部分象一只小船水上自行車的船體后部裝有螺旋槳和車舵騎者動(dòng)腳蹬，通過齒輪傳動(dòng)，自行車就象船一樣前進(jìn)了把手時(shí)，把手兩邊的鋼索就能通過滑輪牽引車舵轉(zhuǎn)動(dòng)，便能改變航向要車，只要倒

踏，螺旋槳反轉(zhuǎn)，就能制動(dòng)。這種自行車既可以用作水上交通工具，也可以用于體育比賽?！癖献孕熊嚤孕熊囀菍Ｔ诒向T的自行車的速度可達(dá)每小時(shí)15公里但不象普通自行車那樣會(huì)打滑和摔倒上自行車結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單沒有車輪，也沒有坐鞍沒有踏腳它的前叉下面是一塊刀車頭是同車把相連的兩根管子上面套著兩個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)的套管，套管又連著活動(dòng)車架，車架后面是兩塊踏板和兩塊后刀板。騎車人的雙手握住車把，兩腳分別站在兩塊踏板上。所以，冰上自行車不是騎的站的。冰上自行車是靠象滑冰鞋上冰刀那樣的刀板滑行的滑時(shí)就象滑冰一樣用后面一對(duì)刀板推著冰面使冰上自行車向前滑行隨著人腳開閉動(dòng)作加快冰自行車的速度也會(huì)增加當(dāng)騎車人的雙手轉(zhuǎn)動(dòng)車把時(shí)前刀板起了“舵”的作改變著冰上自行車的運(yùn)動(dòng)方向上自行車還有剎車裝置。騎車人只要重踏垂直軸，使軸踏入冰面，就能很快的制動(dòng)車子的前進(jìn)。自

行上物學(xué)識(shí)(一運(yùn)動(dòng)和力的應(yīng)用自行車的外胎車把手塑料套,板套,把套等處均有凹凸不平的花紋以增大摩擦剎車時(shí)手用力握緊車閘把大剎車皮對(duì)車輪鋼圈的壓力以到制止車輪滾動(dòng)的目的剎時(shí)輪不再滾動(dòng)而在地面上滑動(dòng),滾動(dòng)為滑動(dòng)摩擦大大增加,以車能夠迅速制動(dòng).車的前軸軸及后軸均采用滾動(dòng)軸承以減小摩擦在這些部件上們常常加潤(rùn)滑油進(jìn)一步減小摩擦.增大和小摩擦自行車上的力學(xué)知識(shí)車的座墊下安有粗的螺旋狀的彈,用它的緩沖作用以減小震.彈簧的震作用自行車上的力學(xué)知識(shí)(二壓強(qiáng)知識(shí)的應(yīng)用自行車的車胎上刻有載重量,明確告訴人們:不超載,如載過量車胎受力面積不變,車胎受到太大的壓強(qiáng)將被壓破.自行車重車座上物理座墊呈馬鞍型它能夠增大座墊與人的接觸面積以減小臀部所受壓使人騎車時(shí)感到較舒適自行車上的力學(xué)知識(shí)(三簡(jiǎn)單機(jī)械知識(shí)的應(yīng)用自行車制動(dòng)系統(tǒng)中的車閘把與連桿是一個(gè)省力杠桿可大剎車皮的拉力.另鏈輪牙盤與腳蹬后輪與飛輪,龍頭與轉(zhuǎn)軸等都是輪,用它們可以省力.自行車上的力學(xué)知識(shí)(四功和能的知識(shí)運(yùn)用人在騎自行車上較陡的坡時(shí)往往走"S"形路線這根據(jù)功的原理.如圖坡長(zhǎng)相當(dāng)于斜面長(zhǎng)坡高相當(dāng)于斜面根據(jù)功的原理:W1=W2,亦可寫作:,看出斜面長(zhǎng)L是面高的幾倍所用的力是重力幾分之一,以,高度不的情況下斜面越長(zhǎng)越省力,走"形路線是為了增大斜面,而能順利上坡自行車上的力學(xué)知識(shí)(四功和能的知識(shí)運(yùn)用動(dòng)能和能的相互轉(zhuǎn)化騎自行車上坡前人們往往要加緊蹬幾下使車的速度動(dòng)能)增大,"能沖坡",較大的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為較大勢(shì)能能夠較容易到達(dá)坡頂而車下坡時(shí)不用腳蹬,速也越來(lái)越快,是勢(shì)能轉(zhuǎn)化

為動(dòng)能動(dòng)能不斷增大所以車速也不斷增大自行車上的力學(xué)知識(shí)(五剎車和慣性自行車高速行駛特別是下坡時(shí)不單獨(dú)用前閘剎車否會(huì)出現(xiàn)翻車故其原因是:前閘剎車前輪被迫靜止而作為驅(qū)動(dòng)輪的后輪車架和騎車人由于慣性還要保持原有的高速運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)這時(shí)就會(huì)以前輪與地面接觸處為支,向前翻轉(zhuǎn)造成翻車事故.自行車上的力學(xué)知識(shí)(六測(cè)量中的應(yīng)用在測(cè)量道路的長(zhǎng)度時(shí),可用自行車如24型車輪直徑為0.62米,型車輪直徑為0.66米車輪轉(zhuǎn)過一圈長(zhǎng)度為直徑乘以圓周π,得米或2.07米然,車沿跑道滾動(dòng)記下滾過的圈數(shù)則跑道長(zhǎng)×米或×2.07米自行車上的力學(xué)知識(shí)(七熱膨脹知識(shí)的運(yùn)用在炎熱的夏天胎內(nèi)的氣不能充得太足,更能放在烈日下曝曬因車胎內(nèi)的空氣受熱急劇膨脹壓強(qiáng)猛增會(huì)將車胎脹.自行車上的力學(xué)知識(shí)(八機(jī)械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化用打氣筒給車胎打氣,過一會(huì)兒,筒會(huì)熱起來(lái)這是因?yàn)閴嚎s筒內(nèi)氣體和克服活塞與筒壁的摩擦做功使筒壁內(nèi)能增加溫升高所以筒壁會(huì)發(fā)熱.通過研解決的物理題自行車是一種簡(jiǎn)便的交通工具，從它的構(gòu)造和使用過程中，可發(fā)現(xiàn)許多與物理有關(guān)的知識(shí)。1、自行車的車座為何設(shè)計(jì)成馬型？答：這樣可以增大人與車座的接觸面積小座對(duì)人的壓強(qiáng)，人騎車時(shí)感到舒服，騎車不易感到疲勞。2、車坐下的彈簧有什么作用？答：起到減震作用。3、自行車的那些部件是杠桿？答：剎車手閘是一個(gè)省力杠桿，車把和前叉也構(gòu)成省力杠桿。4、自行車的哪些裝置是輪軸？答腳和中軸大齒輪組成一個(gè)省力輪軸行車把也是省力輪軸后輪上小齒輪和后輪組成一個(gè)費(fèi)力輪軸。5、自行車的手把、腳踏板、輪等處，為什么會(huì)做有凹凸不平的花紋？答：通過增加接觸面的粗糙程度來(lái)增大摩擦。6、自行車的哪些部位要減小摩，用什么方法來(lái)減?。看穑鹤孕熊嚿系乃修D(zhuǎn)軸，如中軸、前后軸、飛輪、腳踏板、轉(zhuǎn)軸等部件都要減小摩擦，它們是利用滾珠軸承或潤(rùn)滑劑來(lái)減少摩擦的。7、剎車是為什么手要用力？緊剎車，車為什么能很快停下來(lái)？答剎皮對(duì)鋼圈的壓力越大剎車皮對(duì)鋼圈的滑動(dòng)摩擦力越大力剎車可以使輪子不再轉(zhuǎn)動(dòng)使車輪與路面的滾動(dòng)摩變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦相同情況下滑摩擦比滾動(dòng)摩擦大得多，所以車能很快停下來(lái)。8、緊急剎車時(shí)，新的輪胎為什會(huì)在地面上留下一道黑色的痕跡？答：剎車時(shí)，車輪基本不轉(zhuǎn)動(dòng)，但由于慣性，車子仍向前滑動(dòng)，此時(shí)輪胎要克服地面摩擦做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，輪胎因溫度升高而焦化，所以會(huì)在地面上留下黑色的痕跡。9、自行車的車齡為什么會(huì)發(fā)出音？

答：車鈴中小錘敲打鈴蓋，鈴蓋振動(dòng)產(chǎn)生聲音。10、面對(duì)車鈴，會(huì)看到自己的，這是怎么回事？答：車鈴蓋形狀相當(dāng)于一個(gè)凸面鏡，人看到的是因反射而成的正立縮小的虛像。11、行車的前后輪受到的摩擦什么不同？答：前輪是從動(dòng)輪，受到的摩擦力方向和運(yùn)動(dòng)方向相反，起阻力作用；后輪是驅(qū)動(dòng)輪，他和地面的靜摩擦是車前進(jìn)的動(dòng)力，方向和運(yùn)動(dòng)方向相同。12、踏板和后車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)快慢否相同？答：不相同，后車輪轉(zhuǎn)動(dòng)較快，這是因?yàn)橹休S上大齒輪的齒數(shù)比后軸上小齒輪的齒數(shù)多。13、騎自行車的正常行駛速度是多少？答：約14、在蹬車后，自行車為什么能運(yùn)動(dòng)？答：自行車原來(lái)是運(yùn)動(dòng)的，當(dāng)不再蹬時(shí)車由于慣性仍保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所以自行車仍能運(yùn)動(dòng)。15、自行車上坡，走s形路比較省力，這是為什么？答：汽車上坡管路線如何爬上坡頂升高的高度時(shí)一樣的，但走s形線所走的路線比較長(zhǎng)些，相當(dāng)于把斜面的長(zhǎng)度拉長(zhǎng)了，在高度相同的情況下，斜面越長(zhǎng)越省力，所以走s形路線省力些。16、自行車的人在上坡前，往要用力蹬幾下，這樣做有什么好處？答；騎自行上坡過程是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能的過程，上坡前用力蹬幾下，增大了車的速度增大了車的動(dòng)能，上坡過程中，這些動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，車子容易爬到坡頂。17、行車下坡時(shí)，不再用力蹬，車一般也會(huì)越來(lái)越快，這是為什么？答：自行車下坡過程是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的過程，動(dòng)能增大，速度也增大。18、輪胎為什么要打氣答：可減小輪胎的形變，減小騎車前進(jìn)過程中受到的摩擦力。19、打氣筒給自行車車胎打氣，不一會(huì)兒氣筒壁就會(huì)熱起來(lái)，這是什么原因？答：主要原因：打氣筒的活塞壓縮氣體成功，氣體內(nèi)能增加，氣體內(nèi)能傳給氣筒壁，使其筒壁溫度升高；次要原因：大氣過程也是克服活塞和筒壁摩擦力做功過程，是筒壁內(nèi)能增加，溫度升高。20、果在夏天車氣打足，則輪在強(qiáng)烈的陽(yáng)光照射下，往往會(huì)爆胎，這是為什么？答：輪胎中氣體在陽(yáng)光照射下，吸收熱量，溫度升高，受熱膨脹，故車胎易爆。21、何用自行車測(cè)量跑道的長(zhǎng)？答：一般普通車輪的直徑為0.71米0.66米。么轉(zhuǎn)過一圈長(zhǎng)度為直徑乘圓周率π，即約米2.07米然后，讓車沿著跑道滾動(dòng)，記下滾過的圈數(shù)n，則跑道長(zhǎng)為n×2.23米或n×2.07米22、速行駛的自行車，如果突把前輪剎住，后輪為什么會(huì)跳起來(lái)？答這因?yàn)榍拜喪艿阶枇Χ蝗煌Ｖ惯\(yùn)動(dòng)車上的人和后輪沒有受到阻力根據(jù)慣性定律，人和后輪要保持繼續(xù)向前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以后輪會(huì)跳起來(lái)。切記下坡或高速行駛時(shí)，不能單獨(dú)用自行車的前閘剎車，否則會(huì)出現(xiàn)翻車事自行車的未來(lái)設(shè)想：未來(lái)的自行車時(shí)速可達(dá)公以上。在自行車專用高速公路，騎上這種自行車，比乘小汽車還快但并沒有消耗任何源只耗騎車人的體力高速自行車的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的全然不同它的外部用輕質(zhì)的塑料罩車身的一部分或全部包起來(lái)使自行車具有流線型的外型。根據(jù)科學(xué)家試驗(yàn)，如果將整個(gè)車身罩在流線型外罩里，可使車的阻力減少一半。也就是說一人騎自行車的標(biāo)時(shí)速16公里提高到32公高速自行車的第二項(xiàng)改進(jìn)是

車座現(xiàn)自行車的座位在腳蹬上方他人在向下踏動(dòng)腳蹬時(shí)所施加的力一般不能超過自身的重量。但是，騎賽車時(shí)，把腰彎下，用腳向下蹬踏，就能用上更大的力氣?？茖W(xué)家根據(jù)這一原理，把高速自行車的車座裝在與腳蹬等高的平面上，讓人象半躺著一樣踩腳蹬。這樣，在腳蹬上不用格外多用力，也能把時(shí)速提高到40里。高速自行車還象兒童用的自行車那樣，做成三個(gè)輪子或四個(gè)輪子。因?yàn)檠b有流線型外罩的底座二輪自行車的重心很低，騎車人如果稍微向左或向右一側(cè)身行車就會(huì)失去平衡同時(shí)速度高了受到側(cè)向風(fēng)馬上就會(huì)翻車。因此，再裝上一個(gè)輪子，就解決了重心低和穩(wěn)定性差的問題?，F(xiàn)在，許多科學(xué)家和自行車愛好者都在研制高速