研究性学习结题报告

研究性学习题报告课题组长肖静课题组员赵安頔张韵赵丽洁赵悦王缘峰赵军范必纶肖静指导老张印权课题名：行上的物知识，自行车的设计和改装问题产背景或提出原因我国是一个自行车大国每天都有上千万的人以自行车作为首要的交通工具行运用了很多的物理知识课是学们对力学知识在自行车上的应用有一定的认识使同学们进一步了解物理知识是怎样与实际相结合的学能从这种应用中得到启发深了解自行车原理的基础上，设计改装自行车。课题目（）高在日常生活中发现科学原理的能力。（）己用科学知识改进日用品性能的能力。（）高自己观察，收集信息的能。（）养同学的合作精神，共同探究。（）养学生创新能力，结合奥运，设计改装自行车课题研方向：（1了解自行车的机械结构及其设计思路（2研究测定自行车使用时的一些物理参量方法。例如：力、加速度（3围绕自行车进行有关的物理知识的应用研究（4你的或同学的自行车村在哪些方面的问题？你是否试图通过自己的研究解决问题（）计改装自行车课题涉的主要基本能和知点：（1（2（3（4

物理知识中的速度、摩擦力、圆周运动、压强等等材料学知识相关的数学知识创新能力课题研方法：老师带领我们使用的观察研究法如操场或者去自行车专卖店进行近距离的观察。信息采集分析法比如同分搜集自己感兴趣的问题进行研究终其他同学和老师交流研究的方法多种多样，每所选的课题宜小不宜大，宜近不宜远。父母是孩子最好的老师，他们与自行车有深厚的感情，与他们交流，合作设计改进自行车。课题研的过程：在每一节研学课上，我们都会讨论交流一些问题，每次总会有准备好的同学进行发言。同学们结合和关材料进行了生动地讲述，在过程中同学都会像讲台上的“小老师进行提问老”总是耐心全面地回答问题。一些比较难理解的问题张老师就会帮助我们同，我们还经常去操场察自行车一借了一位老师的自行车，张老师亲自给我们讲解这种理论与实践应用方法让我们更加深刻的理解了自行车相关的物理知识父母的交流，增进了亲情，从他们身上学到了很多知识的父母有那么多知识。他们真棒。自行车相关历史1791年法国人西弗拉克发明最原始的自行车。它只有两个轮子而没有传动装置，

人骑在上面，需用两脚蹬地驱车向前滚动。年俄国人阿尔塔马诺夫设计出世界上第一辆用踏板踩动的自行车。年德国人德雷电斯在自行车上安装了方向舵，使其能改变行驶方向。1839年，格兰人麦克米伦制造出木制车轮，装实心橡胶轮胎，前轮小，后轮大，坐垫较低，装有脚踏板入曲连杆装置车者可以双脚离开地面的自行车。同年，麦克米伦又将木制自行车改为铁制自行车。年英国人麦迪逊设计出第一辆装有铁丝辐条的自行车。年在德国斯图加特出现了由后导轮向前驱动的自行车，同时车上采用滚珠轴承，飞轮，弹簧等部件。1886年英人詹姆斯把自行车前后轮改为大小相同，并增加了链条，使其车型与现代自行车基本相同。年德国曼内斯公司将无缝钢管首先用于自行车生产。1888年英人邓洛普用橡胶制造出内胎，用皮革制造出外胎，以此作为自行车的充气轮胎。从此，基本奠定了现代自行车的雏形。时至今日，自行车以成为全世界人们使用最多，最简单，最实用的交通工具。也许人们应该永远记住这些自行车的发明者，他们的名字，丝毫不亚于汽车的发明者卡尔·本茨。自行车的基本结构：自行车结构虽不复杂但是每一部分的设计都有着丰富的物理原理要研究自行车首先要研究的就是自行车的基本结构。下面以图文结合的形式来了解一下自行车的结构。

自行车的整体结构自行车的车把自行车的车座结构

自行车的车轮结构自行车的分类

：●全能(Allrounder)基上是山车但适用领域由轻松的骑乘至比赛皆有盖甚广。如又是全避震车的话，便是长程全避震车的同义词。●下坡道车Downhiller)：供下坡道竞赛用车款，适用於纯下坡之竞速。特徵为大的前叉较长的避震冲程、极宽的车胎。●自由骑车款(Freerider)：於下坡道车过重，因此车迷们既热爱下坡道骑行，却又不想受限於此，便会寻求一辆自由骑款（见下图）：具有甚长避震冲程（足足有100公厘）的坚全避震车，以供极其剧烈的骑行方式之用。●休闲用前避震(：也可为自由骑前避震车车手的坐姿常较松前叉会有长达公之避震冲程。适合娱乐取向及追求舒适感的车迷。●轻型全避震车(Lightfully)：去避震系统是决定关键今重量才是重点由於车手便是自行的马达，因此重一直是重大决定因素。目前全避震车中11.5公以下的才可称为轻型全避震车。其适用领域：由较长之休闲旅程至马拉松车赛均能胜任。●马拉松赛用车(Marathonbike)可是轻量的全避震车或前避震式赛车程远，较轻的重量与兼顾运动性与舒适性的坐姿是取舍关键。●赛车Racebike)专供越野比用途之竞速车款程涵盖了上坡及下坡大多数为前避震车（轻量），车手可有较大伸展空间。●休闲用全避震车(Tourfully)：指途广泛的全避震车款，骑乘舒适性甚佳，但也须具备功能性及轻量特点。可谓是各种极端特性的折衷产品。●水上自行车：水上自行车不象普通的自行车那样有两只车轮，而是在一个塑料或木制的船体上安装车身因它的上部分象自行车半部分象一只小船水上自行车的船体后部装有螺旋桨和车舵骑者动脚蹬，通过齿轮传动，自行车就象船一样前进了把手时，把手两边的钢索就能通过滑轮牵引车舵转动，便能改变航向要车，只要倒

踏，螺旋桨反转，就能制动。这种自行车既可以用作水上交通工具，也可以用于体育比赛。●冰上自行车冰自行车是专在冰上骑的自行车的速度可达每小时15公里但不象普通自行车那样会打滑和摔倒上自行车结构很简单没有车轮，也没有坐鞍没有踏脚它的前叉下面是一块刀车头是同车把相连的两根管子上面套着两个能转动的套管，套管又连着活动车架，车架后面是两块踏板和两块后刀板。骑车人的双手握住车把，两脚分别站在两块踏板上。所以，冰上自行车不是骑的站的。冰上自行车是靠象滑冰鞋上冰刀那样的刀板滑行的滑时就象滑冰一样用后面一对刀板推着冰面使冰上自行车向前滑行随着人脚开闭动作加快冰自行车的速度也会增加当骑车人的双手转动车把时前刀板起了“舵”的作改变着冰上自行车的运动方向上自行车还有刹车装置。骑车人只要重踏垂直轴，使轴踏入冰面，就能很快的制动车子的前进。自

行上物学识(一运动和力的应用自行车的外胎车把手塑料套,板套,把套等处均有凹凸不平的花纹以增大摩擦刹车时手用力握紧车闸把大刹车皮对车轮钢圈的压力以到制止车轮滚动的目的刹时轮不再滚动而在地面上滑动,滚动为滑动摩擦大大增加,以车能够迅速制动.车的前轴轴及后轴均采用滚动轴承以减小摩擦在这些部件上们常常加润滑油进一步减小摩擦.增大和小摩擦自行车上的力学知识车的座垫下安有粗的螺旋状的弹,用它的缓冲作用以减小震.弹簧的震作用自行车上的力学知识(二压强知识的应用自行车的车胎上刻有载重量,明确告诉人们:不超载,如载过量车胎受力面积不变,车胎受到太大的压强将被压破.自行车重车座上物理座垫呈马鞍型它能够增大座垫与人的接触面积以减小臀部所受压使人骑车时感到较舒适自行车上的力学知识(三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大刹车皮的拉力.另链轮牙盘与脚蹬后轮与飞轮,龙头与转轴等都是轮,用它们可以省力.自行车上的力学知识(四功和能的知识运用人在骑自行车上较陡的坡时往往走"S"形路线这根据功的原理.如图坡长相当于斜面长坡高相当于斜面根据功的原理:W1=W2,亦可写作:,看出斜面长L是面高的几倍所用的力是重力几分之一,以,高度不的情况下斜面越长越省力,走"形路线是为了增大斜面,而能顺利上坡自行车上的力学知识(四功和能的知识运用动能和能的相互转化骑自行车上坡前人们往往要加紧蹬几下使车的速度动能)增大,"能冲坡",较大的动能转化为较大势能能够较容易到达坡顶而车下坡时不用脚蹬,速也越来越快,是势能转化

为动能动能不断增大所以车速也不断增大自行车上的力学知识(五刹车和惯性自行车高速行驶特别是下坡时不单独用前闸刹车否会出现翻车故其原因是:前闸刹车前轮被迫静止而作为驱动轮的后轮车架和骑车人由于惯性还要保持原有的高速运动的趋势这时就会以前轮与地面接触处为支,向前翻转造成翻车事故.自行车上的力学知识(六测量中的应用在测量道路的长度时,可用自行车如24型车轮直径为0.62米,型车轮直径为0.66米车轮转过一圈长度为直径乘以圆周π,得米或2.07米然,车沿跑道滚动记下滚过的圈数则跑道长×米或×2.07米自行车上的力学知识(七热膨胀知识的运用在炎热的夏天胎内的气不能充得太足,更能放在烈日下曝晒因车胎内的空气受热急剧膨胀压强猛增会将车胎胀.自行车上的力学知识(八机械能与内能的转化用打气筒给车胎打气,过一会儿,筒会热起来这是因为压缩筒内气体和克服活塞与筒壁的摩擦做功使筒壁内能增加温升高所以筒壁会发热.通过研解决的物理题自行车是一种简便的交通工具，从它的构造和使用过程中，可发现许多与物理有关的知识。1、自行车的车座为何设计成马型？答：这样可以增大人与车座的接触面积小座对人的压强，人骑车时感到舒服，骑车不易感到疲劳。2、车坐下的弹簧有什么作用？答：起到减震作用。3、自行车的那些部件是杠杆？答：刹车手闸是一个省力杠杆，车把和前叉也构成省力杠杆。4、自行车的哪些装置是轮轴？答脚和中轴大齿轮组成一个省力轮轴行车把也是省力轮轴后轮上小齿轮和后轮组成一个费力轮轴。5、自行车的手把、脚踏板、轮等处，为什么会做有凹凸不平的花纹？答：通过增加接触面的粗糙程度来增大摩擦。6、自行车的哪些部位要减小摩，用什么方法来减小？答：自行车上的所有转轴，如中轴、前后轴、飞轮、脚踏板、转轴等部件都要减小摩擦，它们是利用滚珠轴承或润滑剂来减少摩擦的。7、刹车是为什么手要用力？紧刹车，车为什么能很快停下来？答刹皮对钢圈的压力越大刹车皮对钢圈的滑动摩擦力越大力刹车可以使轮子不再转动使车轮与路面的滚动摩变为滑动摩擦相同情况下滑摩擦比滚动摩擦大得多，所以车能很快停下来。8、紧急刹车时，新的轮胎为什会在地面上留下一道黑色的痕迹？答：刹车时，车轮基本不转动，但由于惯性，车子仍向前滑动，此时轮胎要克服地面摩擦做功，机械能转化为内能，轮胎因温度升高而焦化，所以会在地面上留下黑色的痕迹。9、自行车的车龄为什么会发出音？

答：车铃中小锤敲打铃盖，铃盖振动产生声音。10、面对车铃，会看到自己的，这是怎么回事？答：车铃盖形状相当于一个凸面镜，人看到的是因反射而成的正立缩小的虚像。11、行车的前后轮受到的摩擦什么不同？答：前轮是从动轮，受到的摩擦力方向和运动方向相反，起阻力作用；后轮是驱动轮，他和地面的静摩擦是车前进的动力，方向和运动方向相同。12、踏板和后车轮的转动快慢否相同？答：不相同，后车轮转动较快，这是因为中轴上大齿轮的齿数比后轴上小齿轮的齿数多。13、骑自行车的正常行驶速度是多少？答：约14、在蹬车后，自行车为什么能运动？答：自行车原来是运动的，当不再蹬时车由于惯性仍保持原来的运动状态所以自行车仍能运动。15、自行车上坡，走s形路比较省力，这是为什么？答：汽车上坡管路线如何爬上坡顶升高的高度时一样的，但走s形线所走的路线比较长些，相当于把斜面的长度拉长了，在高度相同的情况下，斜面越长越省力，所以走s形路线省力些。16、自行车的人在上坡前，往要用力蹬几下，这样做有什么好处？答；骑自行上坡过程是动能转化为势能的过程，上坡前用力蹬几下，增大了车的速度增大了车的动能，上坡过程中，这些动能转化为势能，车子容易爬到坡顶。17、行车下坡时，不再用力蹬，车一般也会越来越快，这是为什么？答：自行车下坡过程是重力势能转化为动能的过程，动能增大，速度也增大。18、轮胎为什么要打气答：可减小轮胎的形变，减小骑车前进过程中受到的摩擦力。19、打气筒给自行车车胎打气，不一会儿气筒壁就会热起来，这是什么原因？答：主要原因：打气筒的活塞压缩气体成功，气体内能增加，气体内能传给气筒壁，使其筒壁温度升高；次要原因：大气过程也是克服活塞和筒壁摩擦力做功过程，是筒壁内能增加，温度升高。20、果在夏天车气打足，则轮在强烈的阳光照射下，往往会爆胎，这是为什么？答：轮胎中气体在阳光照射下，吸收热量，温度升高，受热膨胀，故车胎易爆。21、何用自行车测量跑道的长？答：一般普通车轮的直径为0.71米0.66米。么转过一圈长度为直径乘圆周率π，即约米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22、速行驶的自行车，如果突把前轮刹住，后轮为什么会跳起来？答这因为前轮受到阻力而突然停止运动车上的人和后轮没有受到阻力根据惯性定律，人和后轮要保持继续向前的运动状态，所以后轮会跳起来。切记下坡或高速行驶时，不能单独用自行车的前闸刹车，否则会出现翻车事自行车的未来设想：未来的自行车时速可达公以上。在自行车专用高速公路，骑上这种自行车，比乘小汽车还快但并没有消耗任何源只耗骑车人的体力高速自行车的结构与传统的全然不同它的外部用轻质的塑料罩车身的一部分或全部包起来使自行车具有流线型的外型。根据科学家试验，如果将整个车身罩在流线型外罩里，可使车的阻力减少一半。也就是说一人骑自行车的标时速16公里提高到32公高速自行车的第二项改进是

车座现自行车的座位在脚蹬上方他人在向下踏动脚蹬时所施加的力一般不能超过自身的重量。但是，骑赛车时，把腰弯下，用脚向下蹬踏，就能用上更大的力气。科学家根据这一原理，把高速自行车的车座装在与脚蹬等高的平面上，让人象半躺着一样踩脚蹬。这样，在脚蹬上不用格外多用力，也能把时速提高到40里。高速自行车还象儿童用的自行车那样，做成三个轮子或四个轮子。因为装有流线型外罩的底座二轮自行车的重心很低，骑车人如果稍微向左或向右一侧身行车就会失去平衡同时速度高了受到侧向风马上就会翻车。因此，再装上一个轮子，就解决了重心低和稳定性差的问题。现在，许多科学家和自行车爱好者都在研制高速