北师大版八年级上册物理《走进物理世界》教案（钱老师公开课作品）.doc

自行车中的物理知识 自行车是我们日常生活中一种普遍的交通工具，常见的有普通载重自行车、轻便自行车、山地自行车、童车、赛车、电动自行车等。它结构简单，方便实用，在其中涉及到很多物理知识，包括杠杆、轮轴、摩擦、压强、能量的转化等力学、热学及光学知识，下面我们具体来分析一下。一、力学知识：1、摩擦方面：（1）车轮是园的，用滚动代替滑动减小摩擦。(2)自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹，增大接触面粗糙程度，增大摩擦力。(3)车轴处经常上一些润滑油，以减小接触面粗糙程度，来减小摩擦力。(4)所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，来减小摩擦，转动方便。(5)刹车时，需要纂紧刹车把，以增大刹车块与车圈之间的压力，从而增大摩擦力，(6)紧蹬自行车前进时，后轮受到的摩擦力方向向前，是自行车前进的动力，前轮受到的摩擦力方向向后，是自行车前进的阻力； （7）自行车靠惯性前进时，前后轮受到的摩擦力方向均向后，这两个力均是自行车前进的阻力。 2、压强方面：(1)一般情况下，充足气的自行车轮胎着地面积大约为S=210cm5cm=100cm2，当一普通的成年人骑自行车前进时，自行车对地面的压力大约为F=(500N+150N)=650N，可以计算出自行车对地面的压强为6.5104Pa。(2)在螺母处要加一个垫圈，来增大受力面积，以减小压强。(3)自行车脚踏板扁而平，来增大受力面积，以减小它对脚的压强， (4)自行车的内胎要充够足量的气体，在气体的体积、温度一定时，气体的质量越大，压强越大。(5)自行车的车座做得扁而平甚至用有海绵，来增大受力面积，以减小它对人的身体产生的压强。3、轮轴方面：(1)自行车的车把相当于一个轮轴，车把相当于轮，前轴为轴， （2)自行车的脚踏板与中轴也相当于一个轮轴。 (3)自行车的飞轮也相当于一个轮轴。4、杠杆方面：自行车的刹车把相当于一个省力杠杆。5、惯性方面：(1)当人骑自行车前进时，停止蹬自行车后，自行车仍然向前走，是由于它有惯性。(2)当人骑自行车前进时，若遇到紧急情况，一般情况下要先捏紧后刹车，然后再捏紧前刹车，或者前后一起捏紧，这样做是为了防止人由于惯性而向前飞出去。6、能量转化方面：(1)当人骑自行车下坡时，速度越来越快，是由于下坡时人和自行车的重力势能转化为人和自行车的动能。(2)当人骑自行车上坡之前要紧蹬几下，目的是增大速度，来增大人和自行车的动能，这样上坡时动能转化为重力势能，能上得更高一些。(3)自行车的车梯上挂有一个弹簧，在它弹起时，弹簧的弹性势能转化为动能，车梯自动弹起。7、声学方面：自行车的金属车钤发声是由于铃盖在不停的振动；空气可以传声；声音可以传递信息。汽笛发声是由于汽笛内的气体不断的振动而引起的；空气可以传声；声音可以传递信息。8、齿轮传动方面：设齿轮边缘的线速度为v ，齿轮的半径为R，齿轮转动的角速度为，则有v = R。二、热学知识：（1）自行车车轮胎、车把套、脚踏板一般都是橡胶制成的，橡胶是热的不良导体，夏天人不会感到太烫，冬天人不会感到太凉。（2）夏天自行车轮胎内的气体不能充得太足，是为了防止自行车爆胎。因为质量、体积一定的气体，当温度越高，压强越大，当压强达到一定程度时，若超过了轮胎的承受能力，就会发生爆胎的情况。三、光学知识：自行车的后面都装有一个反光镜，它的设计很巧妙，组它是由三个相互垂直的平面镜组成一个立体直角，用其内表面作为反射面，这叫角反射器。当有光线从任意角度射向尾灯时，它都能把光“反向射回”，当光线射向反光镜时，会使后面的人很容易看到。在夜间，当汽车灯光照到它前方的自行车尾灯上，无论入射方向如何，反射光都能反射到汽车上，其光强远大于一般的漫反射光，就如发光的红灯，足以让汽车的司机观察到。四、电学方面：（1）自行车轮胎、车把套、脚踏板是橡胶制成的，橡胶是绝缘体。（2）有些自行车上装有小型的发电装置，它利用摩擦转动，就像我们在实验室中看到的手摇发电机一样，发出的电能供给车灯工作，起到一定的照明作用。五、其他方面：（1）横梁和座包的大杠构成三角架，运用三角形的稳定性。（2）后货架呈三角形，运用三角形的稳定性。（3）两个车轮和支架构成一个三角形，运用三角形的稳定性。（4）自行车的车座的下面安装有弹簧，行驶过程路面凸凹不平时，起缓冲振动的作用。（5）钢圈和车把上镀上一层锰钢，防止生锈。（6）结构简单、使用方便、安全清洁、节能减排、无污染。六、知识扩展：电动车中的物理知识制动系统：滑动摩擦。 转向系统：力学杠杆。各种开关：金属弹性形变。 液晶显示：液晶电励变态。马达：电能转化动能。 变速箱：齿轮传动。液压系统：液压传动。 座椅：弹簧形变。玻璃：光线传播。 灯光：光线聚焦。外型：流体动力学。 电动车的效率：（1） W有= F S（2） W总=I U t=P t（3） 100