自行车中的物理.ppt

自行车中的物体问题 0710305梅雯娟 前言测量中的应用力和运动的应用压强知识的应用简单机械知识的应用功 机械能的知识运用惯性的运用 认识自行车 自行车以轻巧方便 造价低廉等特点获得人们的青睐 成为人们生活中普遍使用的交通工具 自行车的构造和使用中包含着许多的物理知识 下面联系物理知识对它作一些简单介绍 认识自行车的基本结构 自行车是一部以人力为动力的机械 车把 前叉 前轮 前轴和后轴 后轮组成执行部分 起导向和行驶的作用 骑行者通过操纵车把保持自行车平衡行驶和掌握行驶方向 脚蹬 中轴 链条 飞轮等部件组成传动部分 它将骑行者脚的踏力传到后轮 推动前轮使自行车向前行驶 前后闸部件组成控制部分 骑行者可以随时操纵车闸 使行驶的自行车减速或停止 这三部分通过车架连接 形成一个整体 测量中的运用 先来了解几个重要的概念 传动装置 包括主动齿轮 轮盘 被动齿轮 飞轮 链条及变速器 齿轮比 主动齿轮 轮盘 与被动齿轮 飞轮 的齿数之比 传动比 齿轮比乘以后轮的直径 齿轮比与传动比关系着自行车的使用效率 后轮运转实质在于 在链条传动下的飞轮带动后轮转动 飞轮与后轮具有相同的角速度 而后轮半径远大于齿轮半径 由线速度增大 从而提高车速 传动行程 传动比再乘以圆周率即为传动行程 即每蹬踏一周单车前进的距离 利用齿轮比和转动比 我们可以间接计算出所测量的长度 要用到的公式 v S tS v tt S vv w rw1 w2 r1 r2eg 在测量跑道的长度时 可运用自行车 如普通车轮的直径为0 71米或0 66米 那么转过一圈长度为直径乘圆周率 即约2 23米或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 力和运动的应用 自行车的变速原理 从机械原理角度来看 主动轮和从动轮相互间的大小决定其传动比的大小 对一辆自行车来说 其骑行速度的快慢主要取决于装置中链轮直径大小 齿数 和飞轮直径大小 齿数 之比这个比率称为 速比 用字母表示为I Z1 Z2 Z1 链轮齿数 Z2 飞轮齿数 I 速比 影响自行车速度快慢的因素 骑车者骑行时的输出功率 V P f V 骑行速度 P 人输出功率 f 骑行阻力 受阻力的影响 A 空气阻力f空 k空 F V2 f空 空气阻力 k空 空气阻力系数 F 受风 V 骑行速度 B 滚动阻力f滚 G1 G2 k滚 f滚 滚动阻力 G1 自行车重力 G2 自行车和人共重 k滚 滚动阻力系数 要减小滚动阻力就要减少自行车的重力和减少滚动阻力 摩擦因素 C 爬坡阻力 坡度越大 爬坡阻力就越大 D 加速阻力 只是在加速时产生的 fa G G当 g a fa 加速阻力G 自行车重G当 转动相当重力 认识自行车中的摩擦 1 减小与增大摩擦 车的前轴 中轴及后轴均采用滚动以减小摩擦 为更进一步减小摩擦 人们常在这些部位加润滑剂 多处刻有凹凸不平的花纹以增大摩擦 如车的外胎 车把手塑料套 蹬板套 闸把套等 变滚动摩擦为滑动摩擦以增大摩擦 如在刹车时 车轮不再滚动 而在地面上滑动 摩擦大大增加了 故车可迅速停驶 而在刹车的同时 手用力握紧车闸把 增大刹车皮对钢圈的压力以达到制止车轮滚动的目的 2 弹簧的减震作用 车的座垫下安有许多根弹簧 利用它的缓冲作用以减小震动 压强知识的应用 1 自行车车胎上刻有载重量 如车载过重 则车胎受到压强太大而被压破 2 座垫呈马鞍型 它能够增大座垫与人体的接触面积以减小臀部所受压强 使人骑车不易感到疲劳 简单机械知识的应用 二 认识自行车中的简单机械 自行车是一种机械 它由许多的简单机械构成 执行部分中的车把 控制部分中的车闸把 后闸部件中的前曲拐 后曲拐及支架 货架上的弹簧夹 车铃的按钮等部件都属于杠杆 传动部分中的脚蹬与大齿轮盘构成一个动力作用在轮上的省力轮轴 飞轮与后轮则构成一个动力作用在轴上的费力轮轴 执行部分的车把也可以看作一个轮轴 自行车的各个部件是靠螺丝来连接和紧固的 螺丝上的螺旋是一个绕在圆柱体上的斜面 功 机械能的知识运用 1 根据功的原理 省力必定费距离 eg 1 人们在骑自行车上较陡的坡时 往往走 S 形路线 这是根据功的原理根据功的原理 W1 W2 即FL Gh 可看出 斜面长L是斜面高h的几倍 所用的力F就是重力G的几分之一 所以 在高度h不变的情况下 斜面越长越省力 走 S 形路线是为了增大斜面长 从而能顺利上坡 2 动能和重力势能的相互转化 如骑车上坡前 人们往往要加紧蹬几下 就容易上去些 这里是动能转化为势能 而骑车下坡 不用蹬 车速也越来越快 此为势能转化为动能 惯性的运用 关于惯性 骑行自行车进必须遵守交通规则 骑行速度不能太快 以免出现交通事故 骑行过程中需要减速或停车 特别是快速行驶或下坡时 应该同时使用前后闸 如果只使用前闸 当前轮停下来时 由于惯性会使车和人向