自行車中的物理原理研究性學習報告班 級 高一（8）班指導教師 譚元富組 長 李 遠組 員 黃思睿 徐陽東 董益明 譚 煜巴東一中綜合實踐活動（研究性學習）項目（課題）計劃表課題（項目）名稱自行車中的物理原理所屬學科請在確認的學科上劃“”數(shù)學（ ）物理學（ ）化學（ ）微生物學（ ）環(huán)境科學（ ）生物化學（ ）工程學（ ） 動物學（ ） 植物學（ ） 醫(yī)藥與健康（ ）地球與空間科學（ ）計算機科學（ ）行為與社會科學（ ）指導教師譚元富主 要 分 工小組組長李 遠班級108組織分工，進行實驗黃思睿班級108查詢資料徐陽東班級108查詢資料譚 煜班級108實地實驗董益明班級108理論探究班級課題（項目）背景中國自行車歷史悠久，是生活中重要的代步工具。自行車雖然結(jié)構(gòu)簡單，但其中蘊含了許多物理原理?；顒铀钘l件自行車一輛，上坡處，平坦開闊地，互聯(lián)網(wǎng)。活動目的及意義探究物理學中有關(guān)自行車的實際應用?；顒觾?nèi)容1、上網(wǎng)查詢相關(guān)資料；2、實踐探究規(guī)律；3、理論難規(guī)律?；顒有问綄嶒灧ǎ?）、調(diào)查法（ ）、文獻法（ ）訪談法（ ）、觀察法（ ）、設(shè)計制作（ ）、其他（ ）活動計劃1、由徐與黃上網(wǎng)查詢相關(guān)資料。2、由譚煜實地騎自行車探究相關(guān)物理現(xiàn)象及規(guī)律。3、由董益明運用已學物理知識進行理論驗證。預期成果預期成果及最終成果形式：活動報告（ ）、研究報告（ ）、實驗報告（ ）、活動報告（ ）、調(diào)查報告（ ）、實物（ ），其他形式：評審意見 指導教師： 年 月 日巴東一中綜合實踐活動（研究性學習）過程記錄表項目（課題）名稱自行車中的物理原理活動時間課時數(shù)2活動地點參加活動成員李遠、黃思睿、徐陽東、譚煜、董益明活動內(nèi)容首先，在平常生活中發(fā)現(xiàn)在上坡時，不同路線的受力情況不同再次，查閱相關(guān)資料，了解走“S”形省力然后，制定實驗方案最后，得出結(jié)論活動形式（如小組討論、訪問專家、實驗、查閱資料、調(diào)查、實地測量等）實驗，小組討論活動過程1、 第一次我們模擬的是沿直線上坡的情景。2、 第二次我們模擬的是沿“S”形路線上坡的情景?；顒咏Y(jié)果（得到了什么結(jié)論、解決了哪能些問題、是否完成了預定的目標和計劃，出現(xiàn)了什么新問題等）實驗結(jié)果表明，第一次雖然路程短，但費力；第二次雖然路線長，但省力，在高度相同的情況下，斜面越長越省力。指導教師意見 簽名： 巴東一中綜合實踐活動（研究性學習）過程記錄表項目（課題）名稱研究自行車中的物理原理活動時間課時數(shù)2活動地點學校操場參加活動成員李遠、黃思睿、徐陽東、譚煜、董益明活動內(nèi)容1、 探究車把的杠杠原理。2、 探究剎車閘、貨架、三角杠的杠桿原理。3、 探究腳蹬和齒輪的輪軸原理?；顒有问剑ㄈ缧〗M討論、訪問專家、實驗、查閱資料、調(diào)查、實地測量等）小組討論實驗活動過程1、小組成員其中兩名先在操場的跑道上自行車，并進行剎車、轉(zhuǎn)彎等實驗。2、小組另外三名成員觀察騎車時自行車的運動情況，通過騎車成員的感受進行分析，了解其內(nèi)在的杠桿和輪軸原理?；顒咏Y(jié)果（得到了什么結(jié)論、解決了哪能些問題、是否完成了預定的目標和計劃，出現(xiàn)了什么新問題等）1、只要稍稍轉(zhuǎn)動車把，自行車便能轉(zhuǎn)彎，說明車把是一個省力杠桿。2、快速行駛時，通過車剎使用很小的力便能使自行車減速，說明車閘也是一個省力杠桿。3、腳瞪半徑大于花盤輪半徑，故兩者組成省力輪軸。指導教師意見 簽名： 巴東一中綜合實踐活動（研究性學習）過程記錄表項目（課題）名稱活動時間課時數(shù)2活動地點參加活動成員李遠、黃思睿、徐陽東、譚煜、董益明活動內(nèi)容首先，在平常生活中我們發(fā)現(xiàn)不同剎車情景要采用不同剎車方案再次，制定實驗方案最后，得出實驗結(jié)論活動形式（如小組討論、訪問專家、實驗、查閱資料、調(diào)查、實地測量等）實驗，小組討論活動過程1、第一組我們模擬的是按剎車的情景。2、第二組我們模擬的是按前剎車的情景。3、第三組我們模擬的是按后剎車的情景。活動結(jié)果（得到了什么結(jié)論、解決了哪能些問題、是否完成了預定的目標和計劃，出現(xiàn)了什么新問題等）當人騎自行車前進時，若遇到緊急情況，一般情況下要先捏緊后剎車，然后捏緊前剎車，或者前后一起捏緊，這樣做為了因慣性而向前飛去，下坡時切忌單獨使用前剎。指導教師意見 簽名： 巴東一中綜合實踐活動（研究性學習）過程記錄表項目（課題）名稱研究自行車中的物理原理活動時間課時數(shù)2活動地點學校操場參加活動成員李遠、黃思睿、徐陽東、董益明、譚煜活動內(nèi)容 1、探究自行車中的壓強現(xiàn)象。 2、探究自行車中杠桿的現(xiàn)象?；顒有问剑ㄈ缧〗M討論、訪問專家、實驗、查閱資料、調(diào)查、實地測量等）小組討論，實驗活動過程 1、騎自行車，研究臀部壓強和腳蹬板的壓強。 2、扭動車把，觀察其中的物理杠桿知識。 觀察剎車閘，后軸齒輪和后輪中的杠桿知識?；顒咏Y(jié)果（得到了什么結(jié)論、解決了哪能些問題、是否完成了預定的目標和計劃，出現(xiàn)了什么新問題等） 1、自行車坐墊呈馬鞍型，能增大與人的接觸面積而減小壓強，腳蹬板很寬，也是為了減小壓強。 2、車把是省力杠桿，后軸齒輪是費力杠桿。指導教師意見 簽名： 巴東一中綜合實踐活動（研究性學習）過程記錄表項目（課題）名稱研究自行車中的物理原理活動時間課時數(shù)活動地點學校操場參加活動成員李遠、黃思睿、徐陽東、董益明、譚煜活動內(nèi)容 探究騎自行車過程中紐性及能的知識。 在飛躍障礙物時的技巧 上上坡的技巧 上上坡路線活動形式（如小組討論、訪問專家、實驗、查閱資料、調(diào)查、實地測量等）實地考察，小組討論活動過程 1、首先我們用較大力飛躍障礙物，看落地距離，然后改變蹬斬，觀察。2、在上坡處改變路線?；顒咏Y(jié)果（得到了什么結(jié)論、解決了哪能些問題、是否完成了預定的目標和計劃，出現(xiàn)了什么新問題等）在跨障礙物時用力越大，由于慣性飛得越遠上坡時走S形路線較輕松指導教師意見 簽名： 巴東一中綜合實踐活動（研究性學習）過程記錄表項目（課題）名稱研究自行車中的物理原理活動時間課時數(shù)活動地點參加活動成員李遠、黃思睿、徐陽東、董益明、譚煜活動內(nèi)容 1、探究自行車胎的加氣程度與溫度的關(guān)系。 2、探究給自行車打氣時氣筒的有關(guān)熱力學的知識?；顒有问剑ㄈ缧〗M討論、訪問專家、實驗、查閱資料、調(diào)查、實地測量等）小組討論，實驗，查閱資料活動過程1、 兩名小組成員對自行車加氣，觀察氣筒的溫度變化2、 一名小組成員上網(wǎng)查閱有關(guān)自行車的熱力學知識 3、剩下的兩名成員進行討論，分析其中的熱力原理，并向老師請教活動結(jié)果（得到了什么結(jié)論、解決了哪能些問題、是否完成了預定的目標和計劃，出現(xiàn)了什么新問題等） 1、若將車胎中的氣打得足足的，夏天高溫容易爆胎，原因是烈日下車胎內(nèi)氣溫高，壓強增大，使車胎爆裂。 2、用氣筒給自行車打氣時氣筒壁會熱起來，原因是活塞壓縮氣體做功，氣體內(nèi)能增加，氣體內(nèi)能傳給筒壁，使筒壁溫度升高。指導教師意見 簽名： 巴東一中綜合實踐活動（研究性學習）過程記錄表項目（課題）名稱研究自行車中的物理原理活動時間課時數(shù)2活動地點學校操場參加活動成員李遠、黃思睿、徐陽東、董益明、譚煜活動內(nèi)容 1、探究自行車中聲的現(xiàn)象（鈴聲）。 2、探究自行車中光的現(xiàn)象（尾燈）。 3、探究自行車中摩擦的現(xiàn)象（剎車）。活動形式（如小組討論、訪問專家、實驗、查閱資料、調(diào)查、實地測量等）小組討論，實驗活動過程 1、將自行車擺到操場，把手經(jīng)過手的撥動而發(fā)聲，用手按住鈴就蓋不響了。 2、用手電筒照射尾燈，觀察現(xiàn)象。 3、觀察車把套；觀察車輪花槽；實地實驗。活動結(jié)果（得到了什么結(jié)論、解決了哪能些問題、是否完成了預定的目標和計劃，出現(xiàn)了什么新問題等） 1、車鈴通過齒輪帶動敲打鈴蓋發(fā)出聲音，不振動，就沒有聲音。 2、車把套與花槽都可以加大摩擦（通出增大粗糙程度）。指導教師意見 簽名： 巴東一中綜合實踐活動（研究性學習）過程記錄表項目（課題）名稱研究自行車中的物理原理活動時間課時數(shù)活動地點學校操場參加活動成員李遠、黃思睿、徐陽東、董益明、譚煜活動內(nèi)容 探究變速齒輪中的物理原理。 我們探究人在騎車時，兩腳踩“牙盤”轉(zhuǎn)動，并不斷改變齒輪，探究所需的力和快慢?；顒有问剑ㄈ缧〗M討論、訪問專家、實驗、查閱資料、調(diào)查、實地測量等）查閱資料，實地實踐活動過程 1、第一次模擬運用大齒輪組爬坡的情景，實驗中自行車行進速度較快，也比較省力。 2、第二次模擬運用，小齒輪組爬坡的情景，實驗中行進速度較慢，實驗者感到較吃力?；顒咏Y(jié)果（得到了什么結(jié)論、解決了哪能些問題、是否完成了預定的目標和計劃，出現(xiàn)了什么新問題等） 在新型變速自行車中，中軸鏈輪上有直徑不同，齒數(shù)不同的齒盤，選擇不同齒盤，后輪轉(zhuǎn)動快慢會改變。指導教師意見 簽名： 自行車中的物理知識 自行車是中國老百姓最常用的交通工具。從自行車的結(jié)構(gòu)和使用來看，它涉及了許多物理知識，現(xiàn)歸納如下： 一、聲的現(xiàn)象：自行車車鈴的把手經(jīng)過手的撥動，帶動了齒輪，齒輪使帶有彈簧錘的軸旋轉(zhuǎn)起來，彈簧錘敲打鈴蓋，車鈴就叮鈴響。撥動自行車的車鈴能發(fā)聲，是因為振動的物體能發(fā)聲，用手按住鈴蓋，振動停止，鈴聲就不響了。 二、光的現(xiàn)象：自行車的尾燈的反射面由很多紅色的立方體直角組，可以把照在尾燈上的光向各個方向反射，使車后各個方向上的人均能看到紅色的光，以防止交通事故的發(fā)生。 二、摩擦的現(xiàn)象： 1車的前軸、中軸、后軸上裝有滾動軸承及潤滑油，車輪是圓形的，是為了減少摩擦。 2車外胎、把手塑料套和腳踏板上都刻有花紋，車的把手上有襖凹槽，是為了增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦。 3若車鈴不響，是岡為軸與齒輪之間的咬合部分太澀了，加幾滴油潤滑，減小摩擦。 4車把的塑料套緊套在車把套上，是為了增大與車把套的壓力來增大摩擦。 5剎車時，應用力捏車閘，是為了增大壓力來增大摩擦。 6旋緊白行車各種緊固螺絲，是為了增大壓力來增大摩擦。 7自行車的前輪為從動輪，摩擦力的方向向后，與運動的方向相反。后輪為主動輪，摩擦力的方向向前，與車運動的方向相同。緊急剎車時，輪子與地面的摩擦屬于滑動摩擦。 四、壓強的現(xiàn)象： 1白行車的坐墊呈馬鞍型，它能夠增大坐墊與人體的接觸面積，以減小臀部的壓強。 2腳瞪板很寬，也是為了增大與腳的接觸面積，以減小腳部的壓強。 3用橡膠制成的車胎并且打足氣，是為了通過減輕壓力來減小對地面的壓強，同時通過彈力的作用可起緩沖作用。 4給車胎打氣時，越打越費力，車胎越硬，是岡為越打里面的氣體越多，里面的壓強越大。 五、杠桿的現(xiàn)象： 1控制前輪轉(zhuǎn)向的杠桿車把：是省力杠桿，人們用很小的力就能轉(zhuǎn)動自行車前輪來控制自行車運動方向和平衡。4、給車胎打氣時，越打越費力，車胎越硬，是因為越打里面的氣體越多， 里面的壓強越大。 杠桿的現(xiàn)象：L、控制前輪轉(zhuǎn)向的杠桿車把：是省力杠桿，人們用很小的力就能轉(zhuǎn)動自行車前輪來控制自行車運動方向和平衡。2控制剎車閘的杠桿車把上的閘把：是省力杠桿，人們用很小的力就能使車閘以比較大的壓力壓到車輪的鋼圈上。 3支持人重和貨重的杠桿三角杠、貨架、前叉、后三角杠：用以形成車重和承重。4中軸上的腳蹬和花盤齒輪：組成省力輪軸，因為腳蹬半徑大于花盤齒輪的半徑。5自行車手把與前叉軸：組成省力輪軸，因為手握把外的半徑大于前叉軸的半徑。6自行車后軸上的齒輪和后輪：組成費力輪軸，因為齒輪的半徑小于后輪 的半徑。 電的現(xiàn)象：自行車前輪旁邊的照明燈能發(fā)光，因為內(nèi)部有旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電 機，圓形磁體的軸與前輪摩擦轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生感應電流。電流通過小燈泡的燈絲而發(fā)光，把小燈泡放在凹面鏡的焦點處，起到會聚作用，增加燈的亮度。 (七)熱的問題： 1夏天，將自行車車胎中的氣打得足足的，若停在烈日下，車胎會爆裂。 因為在烈日下，車胎內(nèi)的氣溫升高，壓強增大，當壓強增大到超過車胎所能承受 的最大壓強時，車胎會爆裂。 2用打氣筒給自行車車胎打氣時，不一會兒氣筒壁就會熱起來，是因為打 氣筒的活塞壓縮氣體做功，氣體內(nèi)能增加，氣體內(nèi)能傳給筒壁，使筒壁溫度升高。 同時打氣過程也是克服活塞和筒壁摩擦力做功過程，也使筒壁內(nèi)能增加，溫度升 高。慣性及能的知識：騎自行車行駛時，當不用力蹬腳蹋板時，自行車還會繼 續(xù)向前運動是由于慣性的原因。另外，騎自行車飛躍障礙物時，落地時，應先使 后輪著地，防止因為具有慣性而翻車。而當騎自行車上坡時，都應先加緊用力蹬幾下，目的是為了增大速度，以獲得更大的動能，來轉(zhuǎn)化更多的重力執(zhí)能，升的更高一些。力的知識：自行車坐墊下的有許多彈簧，主要的通過緩沖作用減小震動。2控制剎車閘的杠桿車把上的閘把：是省力杠桿，人們用很小的力就能使車閘以比較大的壓力壓到車輪的鋼圈上。 3支持人重和貨重的杠桿一三角杠、貨架、前叉、后三角杠：用以形成車重和承重。4中軸上的腳蹬和花盤齒輪：組成省力輪軸，因為腳蹬半徑大于花盤齒輪的半徑。5白行車手把與前義軸：組成省力輪軸，岡為手握把外的半徑大于前叉軸的半徑。 6白行車后軸上的齒輪和后輪：組成費力輪軸，岡為齒輪的半徑小于后輪的半徑。 六、電的現(xiàn)象：白行車前輪旁邊的照明燈能發(fā)光，因為內(nèi)部有旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機，圓形磁體的軸與前輪摩擦轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生感應電流。電流通過小燈泡的燈絲而發(fā)光，把小燈泡放在凹面鏡的焦點處，起到會聚作用，增加燈的亮度。 七、有關(guān)熱的問題： 1夏天，將自行車車胎中的氣打得足足的，若停在烈日下，車胎會爆裂。因為在烈日下，車胎內(nèi)的氣溫升高，壓強增大，當樂強增大到超過車胎所能承受的最大壓強時，車胎會爆裂。