本文為自本人珍藏 版權(quán)所有僅供參考2006年陜西地區(qū)自行車摩擦力及功率測(cè)量的報(bào)告在享有“自行車王國(guó)”之稱的中國(guó)，大街小巷里到處跑著自行車，可見自行車在生活中被使用的廣泛，然而你可曾了解騎車的摩擦力及功率的大小嗎？本文通過對(duì)實(shí)驗(yàn)過程及觀察的闡述，詳細(xì)地介紹了我們課題組對(duì)自行車摩擦力其功率的測(cè)量?！菊n題提出】我們課題小組帶著《水果保鮮研究》課題來找指導(dǎo)老師，開始我們是想通過調(diào)查資料、直接調(diào)查、實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行課題研究。指導(dǎo)老師指出兩點(diǎn)： 1、保鮮技術(shù)在校園內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較困難。 2、資料在圖書館內(nèi)很難找到，難度很大，建議小組搞些校園內(nèi)能做的課題，課題可操作性應(yīng)強(qiáng)些，不能過大過難。我們仔細(xì)一分析，也覺得原課題路茫茫，興趣就少了一大半。因此，我們將課題改為《測(cè)自行車的摩擦力及功率》 。這個(gè)課題的優(yōu)點(diǎn)是可操作性強(qiáng)，可以培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，也能把課本的知識(shí)運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)中。【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】第一次，我們準(zhǔn)備了器材： 5個(gè)彈簧秤、2個(gè)滑輪、自行車，（說明：多個(gè)彈簧秤和滑輪是打算在單個(gè)彈簧秤不足時(shí)用的）地點(diǎn)選在科技樓大廳。在實(shí)驗(yàn)中我們遇到了問題： 1、沒有測(cè)自行車質(zhì)量的器材。 2、彈簧秤量程太小，可測(cè)空車時(shí)摩擦力，人在車上就拉不動(dòng)。 3、自行車會(huì)摔倒。4、難以保持勻速運(yùn)動(dòng)。針對(duì)這些問題我們展開了討論、分析，得出以下幾條措施：1、自制一個(gè)大量程的彈簧秤。 2、借一個(gè)人體測(cè)量計(jì)。3、用兩輛相同的自行車拼組成一個(gè)四輪車，以保持平衡，同時(shí)我們考慮到自行車運(yùn)動(dòng)時(shí)與地面的摩擦是滾動(dòng)摩擦，有同學(xué)建議用自行車輪胎制成滑塊測(cè)出橡膠與地面的摩擦系數(shù)。第二次，我們采用在不同場(chǎng)地 多次測(cè)量取平均值的方法，來測(cè)橡膠輪胎與摩擦面的摩擦系數(shù)，在進(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意兩點(diǎn)：一是拉力保持水平。二是盡量使滑塊保持勻速運(yùn)動(dòng)。在水泥地面上測(cè)摩擦力時(shí)，彈簧秤示數(shù)抖動(dòng)很大，幾乎讀不出來。經(jīng)分析，原因是滑塊小而道路粗糙，滑塊不在水平面上運(yùn)動(dòng)，受力分析如右圖。當(dāng)滑塊下坡時(shí)， 經(jīng)大家討論，取平均值。這樣，我們測(cè)得了橡膠與地面的摩擦系數(shù)。數(shù)值如下表一所示。取平均值得到在水磨地上的摩擦系數(shù)約為 0.38。在水泥地上的圖1摩擦系數(shù)約為0.72。G（N）5.78.511.2G（N）5.78.511.2水磨地F2.23.24.3水泥地F4.26.47.40.390.380.390.740.750.66取平均值：0.38取平均值：0.72在指導(dǎo)師的指導(dǎo)下，從平時(shí)習(xí)題中得到啟發(fā)，我們利用斜面來測(cè)出橡膠與斜面的摩擦系數(shù)，受力分析于圖 2。把木塊放置于斜面，把高度漸漸墊高，輕推滑塊當(dāng)滑塊勻速下滑的時(shí)候得到推導(dǎo)公式： 我們測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表二，求得的。H（cm）25.3S（cm）35.30.72表二圖2第三次，為解決彈簧秤量程太小問題上，我們決定自己動(dòng)手制作一個(gè)大量程的彈簧秤。我們?cè)跍刂菘禈贩毁彽脧椈?，開始制作彈簧秤。先在板上裝上固定點(diǎn)及彈簧、掛鉤、指針，然后，在掛鉤上加鉤碼，相應(yīng)地標(biāo)出刻度，我們?cè)詾闀?huì)非常成功地仿造出彈簧秤，然而，意想不到的情況出現(xiàn)了。根據(jù)胡克定理 F=kx,k應(yīng)該是個(gè)恒量，力與伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度成正比，然而當(dāng)掛上 10N鉤碼時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)1.2cm，而掛上20N鉤碼時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)8.8cm，也就是說F與厶L不成正比。對(duì)此，我們小組成員們束手無策，但是我們不能就此打住，不能前功盡棄，當(dāng)時(shí)我們就去找指導(dǎo)老師，老師對(duì)我們說繼續(xù)做下去，真不成就作成一一對(duì)應(yīng)的不均勻刻度的彈簧秤。在老師的鼓勵(lì)下，我們接著做下去。后來又發(fā)現(xiàn)，拉力超過20牛后，彈簧的彈性系數(shù)又成恒值，獲得的數(shù)據(jù)如下表三所示：表三彈簧伸長(zhǎng)（L）cm1.28.816.524.331.038.7掛碼重量（N）102030405060伸長(zhǎng)量cm1.27.67.77.87.77.8我們制成了一一對(duì)應(yīng)的彈簧秤。但這次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)與胡克定理相矛盾，經(jīng)推斷，可能是由于彈簧加工程序的原因引起的，有待進(jìn)一步探索，我們體會(huì)到在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該培養(yǎng)應(yīng)變能力，適應(yīng)實(shí)驗(yàn)情況的變化。其實(shí)以上的幾次實(shí)驗(yàn)工作都是為下面的測(cè)量滾動(dòng)摩擦力與功率做準(zhǔn)備條件的。開始，我們把自行車打足氣，再把兩輛*www.DearEDUxom—大小相同的自行車頭與頭，尾與尾用木棒連成四輪車，使自行車站穩(wěn)，用測(cè)力計(jì)水平拉自行車，分別測(cè)在不同情況下滾動(dòng)摩擦力大小，如圖所示。但這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們很難保持勻速運(yùn)動(dòng)，這樣彈簧秤系數(shù)就不夠穩(wěn)定。于是我們又用車一前一后，中間掛上彈簧秤，作對(duì)比驗(yàn)證，原理如右下圖所示，開始時(shí)兩車同時(shí)加速運(yùn)動(dòng)，到了一定的速度， B車只控制方向，而A車勻速前進(jìn)，這樣彈簧秤讀數(shù)就是 B車所受地面的摩擦力。同時(shí)為了保證基本勻速運(yùn)動(dòng)，我們?cè)陂_始計(jì)時(shí)起，10米、20米、30米處設(shè)秒表，算出速度，基本相等。同樣我們用空車、載人車分別在水磨地、水泥地、塑膠跑道上測(cè)出了滾動(dòng)摩擦力如下圖所示。從這兩次實(shí)驗(yàn)中我們得到了一個(gè)結(jié)論，即物體的滾動(dòng)摩擦隨壓力的增大而增大。測(cè)量場(chǎng)所物理量0米10米20米30米平均值水磨地時(shí)間（s）A010.4021.7530.50空車滾動(dòng)摩擦力（N）B02.753.03.5B3.08載人滾動(dòng)摩擦力（N）C013.51517.5C15.3水泥地A011.7522.5030.0B04.04.53.8B4.1TOC\o"1-5"\h\zC0202219C20 .3塑膠跑道A011.2021.6030.0B04.5540B4 .5C020.52322C21 .8測(cè)得了自行車的滾動(dòng)摩擦力又為我們的下一步測(cè)自行車的功率準(zhǔn)備了必要的條件。我們根據(jù)初中學(xué)過的一條功率的推導(dǎo)公式：?，F(xiàn)已知自行車摩擦力F的大小，只要求得自行車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度便可求得功率。為求得自行車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，我做了如下圖的實(shí)驗(yàn)。一人騎自行車在A點(diǎn)開始加速，到了紅旗的地方開始勻速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，分別記下穿過 10米、20米、30米處時(shí)所用的時(shí)間。記錄如右表。St人（s）0米10米20米30米平均速度m/sA01.32.64.27.7B01.22.44.27.1C01.42.43.58.6D01.32.53.48.8E02.13.65.35.7F00.91.92.810.7通過公式： 求出速度。由此，我們繼而得出人騎車的功率大小，見下表。人物理量ABCDEF滾動(dòng)摩擦力（N）23.3222021 .320.720.6速度（m/s）7.77.18.68.85.710.7功率（W）179.4156.2172187.4118220.4【課題研究主要成果】一、自行車空車摩擦力約為 4N;自行車坐人摩擦約為22N二、 橡膠輪與地面的滑動(dòng)摩擦系數(shù)約為 0.7?0.8三、自制大量程彈簧秤、最大量秤 90N四、 測(cè)定人的騎車功率為0.1KW-0.2KW五、 初步體會(huì)到研究性課題應(yīng)如何進(jìn)行，并對(duì)研究性學(xué)習(xí)濃厚的興趣?！靖邢搿浚?）在活動(dòng)中由于種種原因，條件不定，能力的限度，常常會(huì)碰上這樣或那樣的困難，但我們還是堅(jiān)持了下來，并達(dá)到最后。雖然我們并沒有發(fā)明，也沒有創(chuàng)造，但培養(yǎng)了我們動(dòng)手的能力，獨(dú)立思考的能力，課本知識(shí)聯(lián)系實(shí)際情況的能力。（2）在活動(dòng)中我們活用了課本中的知識(shí)， 例如用多種方法來測(cè)定摩擦力， 用來騎車的功率，估測(cè)了人騎車的功率,我們測(cè)量很粗糙（如水平勻速運(yùn)動(dòng)） ，因此有待于我們以后不斷的改進(jìn)。（3） 在活動(dòng)中我們同時(shí)體會(huì)到小組成員團(tuán)結(jié)的作用，每個(gè)人都會(huì)在需要自己的時(shí)候挺身而出，各自發(fā)揮自己的特長(zhǎng)。同時(shí)大家同策同力，大膽發(fā)表意見，統(tǒng)一到最好的辦法來。遇到挫折能相互勉勵(lì)，堅(jiān)持下去，這是活動(dòng)成功的首要原因。人的潛力是很大的，只有挖掘，就有想不到的能力。同時(shí)，小組活動(dòng)中得到了指導(dǎo)老師劉老師的支持與指導(dǎo)、鼓勵(lì)。還有實(shí)驗(yàn)室的老師也熱情地幫助了我們。這些都為我www^DearEDUxom們小組的成功提供了有利的條件?！咎嶙h】（1） 學(xué)校圖書館的儲(chǔ)書量太小，類型太少，不夠?qū)W生用，很多課題難以進(jìn)行。（2） 實(shí)驗(yàn)室應(yīng)多置實(shí)驗(yàn)儀器，以方便同學(xué)們研究性課題的開展研究性學(xué)習(xí)優(yōu)秀成果評(píng)選推薦表成果名稱自行車摩擦力及功率測(cè)量作者姓名高一（12）、一（13）六位學(xué)生性別年齡成果摘要本組成員對(duì)課題研究目的明確， 提出了可操作性、比較符合科學(xué)的預(yù)期設(shè)計(jì)，并在實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用書本知識(shí)，不斷改進(jìn)，得出符合實(shí)際的結(jié)論，主要成果有以下幾點(diǎn)： （1）自行車空車摩擦力約為4N;自行車坐人摩擦約為22N（2）橡膠輪與地面的滑動(dòng)摩擦系數(shù)約為0.7?0.8（3）自制大量程彈簧秤、最大量秤90N（4）測(cè)定人的騎車功率為0.1KW-0.2KW（5）初步體會(huì)到研究性課題應(yīng)如何進(jìn)行，并對(duì)研究性學(xué)習(xí)濃厚的興趣。推薦意見本組成員在整修研究過程中協(xié)調(diào)合作，根據(jù)課題研究目設(shè)計(jì)了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并綜合運(yùn)用物理學(xué)科知識(shí)加以分析。因研究實(shí)驗(yàn)處于動(dòng)態(tài)中，所以每周都能認(rèn)真制定課題活動(dòng)內(nèi)容，對(duì)實(shí)驗(yàn)調(diào)查動(dòng)態(tài)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，在研究程序上步步通向目標(biāo)，達(dá)到了“做中學(xué)、做中求”的最佳結(jié)果。在活動(dòng)中，充分發(fā)揮了小組成員提出問題、探索問題的積極性、自覺性及團(tuán)隊(duì)精神。在區(qū)級(jí)研究性學(xué)習(xí)研討會(huì)上，以匯報(bào)課形式展示他（她）們的課題研究情況，他（她）們精彩的匯報(bào)和答