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自行车中的物理知识

课题内容：有关自行车的科学知识调研及使用的实践分析。
   课题目的：
   （1）提高在日常生活中发现科学原理的能力。
   （2）自己用科学知识改进日用品性能的能力。
   （3）提高自己观察，收集信息的能力。

自行车在我国是很普及的代步和运载工具。在它的“身上”运用了许多力学知识。自行车的力学知识
1．测量中的应用
    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π，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。
2．力和运动的应用
(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。

3．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。
4．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，可增大对刹车皮的拉力。自行车为了省力或省距离，还使用了轮轴：脚蹬板与链轮牙盘；后轮与飞轮及龙头与转轴等。
5．功、机械能的知识运用
(1)根据功的原理：省力必定费距离。因此人们在上坡时，常骑“S形”路线就是这个道理。
(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
6．惯性定律的运用
    快速行驶的自行车，如果突然把前轮刹住，后轮为什么会跳起来。这是因为前轮受到阻力而突然停止运动，但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，否则会出现翻车事故！

   三，自行车与环保
   自行车是现有的最清洁方便的交通工具。它与其他交通工具相
   比有以下优点：
   （1）它的价格低廉，养护和维修都较简单，而且受地域限制小，使用也比其他交通工具简单得多。
   （2）自行车是真正的零污染交通工具，它不需要任何燃料，完全依靠人力。而其他交通工具，如汽车，火车，摩托车等均需要煤或石油加工的产品作燃料。这一方面消耗了过多的矿产资源，加速了世界的能源危机，直接影响了人类的工业和科技的发展。另一方面，煤和石油中均含有硫，燃烧后产生二氧化硫，产生酸雨，严重危害人类的健康。矿物燃料的燃烧还会产生二氧化碳气体，这会造成温室效应，使全球气候变暖，加速两极冰山的融化，使海平面升高，到那时人类将会遭到灭顶之灾。因此，在科学家尚未找到使用氢这类清洁能源方法之前，使用自行车仍是环保的最佳选择。
   （3）此外，骑自行车还有助于锻炼身体，它可以使人身体强健，减少肥胖，从而能很好的预防诱发其他各种疾病。十分有利于人的健康。
   四，未来自行车的设想
   未来的自行车时速可达100公里以上。在自行车专用高速公路，骑上这种自行车，比乘小汽车还快；但并没有消耗任何能源，只消耗骑车人的体力。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风罩，将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，使一般人骑自行车的标准时速16公里提高到32公里。高速自行车的第二项改进是车座。现在自行车的座位在脚蹬的上方，其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公里。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，自行车就会失去平衡；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自行车。不仅使自行车具有以上三个特点，而且在车的结构上也下了功夫。如果采用整体式车架，蜂窝结构的碳纤维车身，使强度提高5倍，而重量只有原来的四分之一。美国一位宇航科学家曾同人合作，设计出一系列叫“维克多”的高速自行车，可乘坐两人，最高时速达150公里。轮胎内填充着弹性良好的发泡材料，缓冲的车座向上倾斜，外型光滑而呈线型，雨点也不会留在防风罩上。人们骑着这种自行车，不用消耗能源，舒适，安全，象乘坐小轿车一样疾驶如飞。
   自行车中竟也蕴藏着如此多的奥秘，这充分体现了人类的聪明才智，也显示了科技创新的艰难与曲折。同时激发了我们对科学的兴趣，培养了我们发现科学，运用科学的精神。

自行车的基本原理就是将人行走时用到的静摩擦以滚动摩擦的形式展现出来。以减少损耗，所以人骑车才感觉比走路轻松。
1、自行车外胎为什么要有凸凹不平的花纹 ？
自行车外胎有凸凹不平的花纹，这是通过增大自行车与地面间的粗糙程度，来增大摩擦力的，其目的是为了防止自行车打滑。
2、用气体填充，有弹性，气体处于高压状态使车胎不瘪。
3、后轮为主动轮，前轮为从动轮，故单车设计时将人的大部分体重分到后轮， 这也是后轮容易爆胎的原因。
4、轮胎的表面用橡胶，且有纹路，增大表面的摩擦系数，防止打滑。
5、车把上有花纹、轮胎上的花纹都是为了增大摩擦力
6、轮胎做宽是为了减小压强
7、坐垫马鞍型是为了减小压强
8、车后尾灯靠光的反射
9、链条是齿轮原理的运用
10、车身则是衍架原理，三角形支撑稳固，承力大
11、传动和脚登都是杠杆原理，轮盘的大小，齿数多少就是齿轮变速原理了
12、刹车，不用说了，就是利用橡胶的特性产生静摩擦，有块形的，有抱箍形
13、车座中的弹簧就是缓冲吸振，保护屁股的
14、前轮受的磨擦力向后，后轮受的磨擦力向前。后轮提供车前进的动力。
15、轮胎越粗糙的自行车，在其他因素相同的情况下磨擦的轨迹越短。
16、一个车轮上共有３６根辐丝，构成一个网状结构。在竖直方向施加力，水平方向也受力，因此自行车的轮胎选用了辐丝交叉的方法。