自行车中的物理原理研究学习报告.docx

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自行车中的物理原理研究学习报告

自行车中的物理原理

研究性学习报告

班级高一（8）班

指导教师谭元富

组长李远

组员黄思睿

徐阳东

董益明

谭煜

巴东一中综合实践活动（研究性学习）项目（课题）计划表

课题（项

目）名称

自行车中的物理原理

所属学科

请在确认的学科上划“√”

数学（）物理学（）化学（）微生物学（）环境科学（）生物化学（）

工程学（）动物学（）植物学（）医药与健康（）

地球与空间科学（）计算机科学（）行为与社会科学（）

指导教师

谭元富

主要分工

小组组长

李远

班级

108

组织分工，进行实验

黄思睿

班级

108

查询资料

徐阳东

班级

108

查询资料

谭煜

班级

108

实地实验

董益明

班级

108

理论探究

班级

课题（项

目）背景

中国自行车历史悠久，是生活中重要的代步工具。

自行车虽然结构简单，但其中蕴含了许多物理原理。

活动所需

条件

自行车一辆，上坡处，平坦开阔地，互联网。

活动目的

及意义

探究物理学中有关自行车的实际应用。

活动内容

1、上网查询相关资料；2、实践探究规律；3、理论难规律。

活动形式

实验法（）、调查法（）、文献法（）

访谈法（）、观察法（）、设计制作（）、其他（）

活动计划

1、由徐与黄上网查询相关资料。

2、由谭煜实地骑自行车探究相关物理现象及规律。

3、由董益明运用已学物理知识进行理论验证。

预期成果

预期成果及最终成果形式：

活动报告（）、研究报告（）、实验报告（）、

活动报告（）、调查报告（）、实物（），其他形式：

评审意见

指导教师：

年月日

巴东一中综合实践活动（研究性学习）过程记录表

项目

（课题）

名称

自行车中的物理原理

活动

时间

课时数

2

活动

地点

参加

活动

成员

李远、黄思睿、徐阳东、谭煜、董益明

活动

内容

首先，在平常生活中发现在上坡时，不同路线的受力情况不同

再次，查阅相关资料，了解走“S”形省力

然后，制定实验方案

最后，得出结论

活动

形式

（如小组讨论、访问专家、实验、查阅资料、调查、实地测量等）

实验，小组讨论

活动

过程

1、第一次我们模拟的是沿直线上坡的情景。

2、第二次我们模拟的是沿“S”形路线上坡的情景。

活动

结果

（得到了什么结论、解决了哪能些问题、是否完成了预定的目标和计划，出现了什么新问题等）

实验结果表明，第一次虽然路程短，但费力；第二次虽然路线长，但省力，在高度相同的情况下，斜面越长越省力。

指导

教师

意见

签名：

巴东一中综合实践活动（研究性学习）过程记录表

项目

（课题）

名称

研究自行车中的物理原理

活动

时间

课时数

2

活动

地点

学校操场

参加

活动

成员

李远、黄思睿、徐阳东、谭煜、董益明

活动

内容

1、探究车把的杠杠原理。

2、探究刹车闸、货架、三角杠的杠杆原理。

3、探究脚蹬和齿轮的轮轴原理。

活动

形式

（如小组讨论、访问专家、实验、查阅资料、调查、实地测量等）

小组讨论实验

活动

过程

1、小组成员其中两名先在操场的跑道上自行车，并进行刹车、转弯等实验。

2、小组另外三名成员观察骑车时自行车的运动情况，通过骑车成员的感受进行分析，了解其内在的杠杆和轮轴原理。

活动

结果

（得到了什么结论、解决了哪能些问题、是否完成了预定的目标和计划，出现了什么新问题等）

1、只要稍稍转动车把，自行车便能转弯，说明车把是一个省力杠杆。

2、快速行驶时，通过车刹使用很小的力便能使自行车减速，说明车闸也是一个省力杠杆。

3、脚瞪半径大于花盘轮半径，故两者组成省力轮轴。

指导

教师

意见

签名：

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项目

（课题）

名称

活动

时间

课时数

2

活动

地点

参加

活动

成员

李远、黄思睿、徐阳东、谭煜、董益明

活动

内容

首先，在平常生活中我们发现不同刹车情景要采用不同刹车方案

再次，制定实验方案

最后，得出实验结论

活动

形式

（如小组讨论、访问专家、实验、查阅资料、调查、实地测量等）

实验，小组讨论

活动

过程

1、第一组我们模拟的是按刹车的情景。

2、第二组我们模拟的是按前刹车的情景。

3、第三组我们模拟的是按后刹车的情景。

活动

结果

（得到了什么结论、解决了哪能些问题、是否完成了预定的目标和计划，出现了什么新问题等）

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，然后捏紧前刹车，或者前后一起捏紧，这样做为了因惯性而向前飞去，下坡时切忌单独使用前刹。

指导

教师

意见

签名：

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项目

（课题）

名称

研究自行车中的物理原理

活动

时间

课时数

2

活动

地点

学校操场

参加

活动

成员

李远、黄思睿、徐阳东、董益明、谭煜

活动

内容

1、探究自行车中的压强现象。

2、探究自行车中杠杆的现象。

活动

形式

（如小组讨论、访问专家、实验、查阅资料、调查、实地测量等）

小组讨论，实验

活动

过程

1、骑自行车，研究臀部压强和脚蹬板的压强。

2、扭动车把，观察其中的物理杠杆知识。

观察刹车闸，后轴齿轮和后轮中的杠杆知识。

活动

结果

（得到了什么结论、解决了哪能些问题、是否完成了预定的目标和计划，出现了什么新问题等）

1、自行车坐垫呈马鞍型，能增大与人的接触面积而减小压强，脚蹬板很宽，也是为了减小压强。

2、车把是省力杠杆，后轴齿轮是费力杠杆。

指导

教师

意见

签名：

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项目

（课题）

名称

研究自行车中的物理原理

活动

时间

课时数

活动

地点

学校操场

参加

活动

成员

李远、黄思睿、徐阳东、董益明、谭煜

活动

内容

探究骑自行车过程中纽性及能的知识。

在飞跃障碍物时的技巧

上上坡的技巧

上上坡路线

活动

形式

（如小组讨论、访问专家、实验、查阅资料、调查、实地测量等）

实地考察，小组讨论

活动

过程

1、首先我们用较大力飞跃障碍物，看落地距离，然后改变蹬斩，观察。

2、在上坡处改变路线。

活动

结果

（得到了什么结论、解决了哪能些问题、是否完成了预定的目标和计划，出现了什么新问题等）

在跨障碍物时用力越大，由于惯性飞得越远

上坡时走S形路线较轻松

指导

教师

意见

签名：

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项目

（课题）

名称

研究自行车中的物理原理

活动

时间

课时数

活动

地点

参加

活动

成员

李远、黄思睿、徐阳东、董益明、谭煜

活动

内容

1、探究自行车胎的加气程度与温度的关系。

2、探究给自行车打气时气筒的有关热力学的知识。

活动

形式

（如小组讨论、访问专家、实验、查阅资料、调查、实地测量等）

小组讨论，实验，查阅资料

活动

过程

1、两名小组成员对自行车加气，观察气筒的温度变化

2、一名小组成员上网查阅有关自行车的热力学知识

3、剩下的两名成员进行讨论，分析其中的热力原理，并向老师请教

活动

结果

（得到了什么结论、解决了哪能些问题、是否完成了预定的目标和计划，出现了什么新问题等）

1、若将车胎中的气打得足足的，夏天高温容易爆胎，原因是烈日下车胎内气温高，压强增大，使车胎爆裂。

2、用气筒给自行车打气时气筒壁会热起来，原因是活塞压缩气体做功，气体内能增加，气体内能传给筒壁，使筒壁温度升高。

指导

教师

意见

签名：

巴东一中综合实践活动（研究性学习）过程记录表

项目

（课题）

名称

研究自行车中的物理原理

活动

时间

课时数

2

活动

地点

学校操场

参加

活动

成员

李远、黄思睿、徐阳东、董益明、谭煜

活动

内容

1、探究自行车中声的现象（铃声）。

2、探究自行车中光的现象（尾灯）。

3、探究自行车中摩擦的现象（刹车）。

活动

形式

（如小组讨论、访问专家、实验、查阅资料、调查、实地测量等）

小组讨论，实验

活动

过程

1、将自行车摆到操场，把手经过手的拨动而发声，用手按住铃就盖不响了。

2、用手电筒照射尾灯，观察现象。

3、观察车把套；观察车轮花槽；实地实验。

活动

结果

（得到了什么结论、解决了哪能些问题、是否完成了预定的目标和计划，出现了什么新问题等）

1、车铃通过齿轮带动敲打铃盖发出声音，不振动，就没有声音。

2、车把套与花槽都可以加大摩擦（通出增大粗糙程度）。

指导

教师

意见

签名：

巴东一中综合实践活动（研究性学习）过程记录表

项目

（课题）

名称

研究自行车中的物理原理

活动

时间

课时数

活动

地点

学校操场

参加

活动

成员

李远、黄思睿、徐阳东、董益明、谭煜

活动

内容

探究变速齿轮中的物理原理。

我们探究人在骑车时，两脚踩“牙盘”转动，并不断改变齿轮，探究所需的力和快慢。

活动

形式

（如小组讨论、访问专家、实验、查阅资料、调查、实地测量等）

查阅资料，实地实践

活动

过程

1、第一次模拟运用大齿轮组爬坡的情景，实验中自行车行进速度较快，也比较省力。

2、第二次模拟运用，小齿轮组爬坡的情景，实验中行进速度较慢，实验者感到较吃力。

活动

结果

（得到了什么结论、解决了哪能些问题、是否完成了预定的目标和计划，出现了什么新问题等）

在新型变速自行车中，中轴链轮上有直径不同，齿数不同的齿盘，选择不同齿盘，后轮转动快慢会改变。

指导

教师

意见

签名：

自行车中的物理知识

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，现归纳如下：

一、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，振动停止，铃声就不响了。

二、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。

二、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，车的把手上有袄凹槽，是为了增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。

3．若车铃不响，是冈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．旋紧白行车各种紧固螺丝，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。

四、压强的现象：

1．白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．脚瞪板很宽，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，是冈为越打里面的气体越多，里面的压强越大。

五、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。

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。

㈤杠杆的现象：

√

L、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。

5．自行车手把与前叉轴：

组成省力轮轴，因为手握把外的半径大于前叉轴的半径。

6．自行车后轴上的齿轮和后轮：

组成费力轮轴，因为齿轮的半径小于后轮的半径。

㈥电的现象：

自行车前轮旁边的照明灯能发光，因为内部有旋转磁极式发电机，圆形磁体的轴与前轮摩擦转动而产生感应电流。

电流通过小灯泡的灯丝而发光，把小灯泡放在凹面镜的焦点处，起到会聚作用，增加灯的亮度。

（七）热的问题：

1．夏天，将自行车车胎中的气打得足足的，若停在烈日下，车胎会爆裂。

因为在烈日下，车胎内的气温升高，压强增大，当压强增大到超过车胎所能承受的最大压强时，车胎会爆裂。

2．用打气筒给自行车车胎打气时，不一会儿气筒壁就会热起来，是因为打气筒的活塞压缩气体做功，气体内能增加，气体内能传给筒壁，使筒壁温度升高。

同时打气过程也是克服活塞和筒壁摩擦力做功过程，也使筒壁内能增加，温度升高。

㈧惯性及能的知识：

骑自行车行驶时，当不用力蹬脚蹋板时，自行车还会继续向前运动是由于惯性的原因。

另外，骑自行车飞跃障碍物时，落地时，应先使后轮着地，防止因为具有惯性而翻车。

而当骑自行车上坡时，都应先加紧用力蹬几下，目的是为了增大速度，以获得更大的动能，来转化更多的重力执能，升的更高一些。

㈨力的知识：

自行车坐垫下的有许多弹簧，主要的通过缓冲作用减小震动。

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一三角杠、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。

5．白行车手把与前义轴：

组成省力轮轴，冈为手握把外的半径大于前叉轴的半径。

6．白行车后轴上的齿轮和后轮：

组成费力轮轴，冈为齿轮的半径小于后轮的半径。

六、电的现象：

白行车前轮旁边的照明灯能发光，因为内部有旋转磁极式发电机，圆形磁体的轴与前轮摩擦转动而产生感应电流。

电流通过小灯泡的灯丝而发光，把小灯泡放在凹面镜的焦点处，起到会聚作用，增加灯的亮度。

七、有关热的问题：

1．夏天，将自行车车胎中的气打得足足的，若停在烈日下，车胎会爆裂。

因为在烈日下，车胎内的气温升高，压强增大，当乐强增大到超过车胎所能承受的最大压强时，车胎会爆裂。

2．用打气筒给自行车车胎打气时，不一会儿气筒壁就会热起来，是因为打气筒的活塞压缩气体做功，气体内能增加，气体内能传给筒壁，使筒壁温度升高。

同时打气过程也是克服活塞和筒壁摩擦力做功过程，也使筒壁内能增加，温度升高。

八、惯性及能的知识：

骑白行车行驶时，当不用力蹬脚蹋板时，白行车还会继续向前运动是由于惯性的原因。

另外，骑自行车飞跃障碍物时，落地时，应先使后轮着地，防止因为具有惯性而翻车。

而当骑自行车上坡时，都应先加紧用力蹬几下，目的是为了增大速度，以获得更大的动能，来转化更多的重力势能，升得更高二一些。

九、力的知识：

自行车坐垫F的有许多弹簧，主要的通过缓冲作用减小震动。