自行车构造原理论文不少于1000字该怎么写?

如题所述

自行车中的物理原理
自行车 物理原理 结构 刹车 摩擦力
日常生活中有许多事物看似非常简单,但却涉及了许多深刻的物理问题,需要运用物理学原理去解释。通过对这些事物的分析研究,能够将物理学融入到实际生活中,拉近学生与物理的距离,提高学生的学习兴趣,并有助于培养学生发现问题、解决问题的能力,促进学生形成科学的思维方法。自行车是学生非常熟悉的一种交通工具,其中却蕴含了很多物理问题。下面通过探讨自行车中的几个物理问题,说明如何将物理知识与生活实际相结合,用物理知识解释生活中的现象。自行车主要由支撑架构、车轮、传动装置、转动装置和制动装置五个部分组成。它的每一个部分都包含着许多不同的物理问题。
一、 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,首先要研究的便是自行车的基本结构。下面,我们通过图文结合的方式来了解下自行车的基本结构。

自行车的整体结构

自行车的前端

自行车的坐垫

自行车的前轮

自行车的牙盘

自行车中部的三角支架
以上这些结构当中的物理原理不计其数,在这里我们举了以下三个例子:
1、自行车的车座为何设计成马鞍型?
答:因为这样可以增大人与车座的接触面积,减小车座对人的压强,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:弹簧可以起到减震作用。
3、自行车的手把、脚踏板、轮胎等处,为什么会做有凹凸不平的花纹?
答:这些凹凸不平的花纹可以通过增加接触面的粗糙程度来增大摩擦。
二、自行车车轮的物理问题
(1)自行车的轮胎是圆形
圆形有一个其他几何图形所不具备的特点,就是无论它进行怎样的旋转,通过圆心及圆上任一点的距离永远相等。这样就可以保证车轮在运转的过程中,车轮的重心时刻保持不变,且其动力臂和阻力臂也时刻保持不变,这样自行车才能运行平稳。
(2)自行车轮胎用橡胶制成,并充满气体自行车的车轮是橡胶制作的,并且橡胶内充满了空气。橡胶具有弹性,橡胶内的空气可以形成一个气垫,这样做可以减少自行车运行过程中所受到的冲力,达到缓冲减震的目的。即使人在非常不平坦的路面上行进,也不会有特别颠簸的感觉。并且橡胶与地面的摩擦力也较大。
(3)自行车在运转过程中的受力分析当骑自行车或推自行车行走时,人和自行车对地面会有压力作用。轮胎和地面之间不光滑,因此自行车车轮与路面之间会有摩擦力存在。下面对自行车所受的摩擦力 进行分析。
①推自行车时前后轮的受力情况分析图2为向前推自行车时自行车所受摩擦力的受力分析图。在向前推自行车时,自行车的前后轮都按逆时针方向滚动,自行车的齿轮这时是不转动的,两个轮子同时都受到了向后的滚动摩擦力的作用。
②骑自行车时前后轮的受力情况分析自行车在向前平稳行驶的过程中,人的双脚用力蹬脚蹬,使后轮转动。这时轮胎和地面之间没有相对运动,这时的摩擦力可以看成是静摩擦力。当后轮转动时,后轮和地面接触的地方,就相对于地面有向后运动的趋势, 所以后轮所受摩擦力的方向向前,为自行车提供向前运动的动力。前轮原来的状态是静止的,由于车身的推动,使前轮相对于地面运动方向也向前,所以受到地面对它向后的滚动摩擦力。因此,前轮是阻力轮,它受到向后的滚动摩擦力,阻碍车的运动;后轮是动力轮,它受到向前的静摩擦力,是自行车前进的动力。如图3当自行车加速运动时,自行车后轮为自行车的行驶提供动力,它所受的摩擦力向前。同时前轮阻碍自行车的行驶,它所受的摩擦力向后。因此,在自行车加速的过程中,自行车后轮的摩擦力大于前轮的摩擦力和其他阻力之和。自行车自然进行减速时,人的脚停止蹬踏车轮,前轮和后轮同时受到向后的摩擦力,这时没有动力提供给自行车。自行车由于只受到摩擦力的作用,根据牛顿第二定律,速度逐渐减小。当自行车紧急刹车时,由于惯性人会感觉到身体有向前倾斜的趋势。刹车时应尽量使用后刹车或前后同时刹车。如果只使用前刹车,自行车的前轮停止运动,保持静止状态,而此时自行车的后轮,还在保持转动状态,由于惯性的存在,自行车的后半部分还存在向前的运动趋势,就可能导致人和车由于有向前倾斜的趋势而翻车。
三、变速齿轮中的物理原理

自行车的运动主要是将人脚交替对脚踏板的压力转化为车轮与地面的磨擦力,转化的重要部分是自行车的传动部分。
自行车的传动部分主要是由脚蹬“飞轮”、链条及后轮四部分组成。下面浅谈一下自行车传动部分的工作过程。
人在骑车时,两脚交替把脚蹬踩下“牙盘”转动,由于“牙盘”和“飞轮”的小齿和链条相互咬合,带动了后面飞轮的转动,自行车后轮向前运动,使自行车向前行驶。在新型变速自行车中,中轴链轮上有几个直径不同、齿数不同的齿盘,后轴飞轮有几个直径、齿数不同的齿盘,选择不同齿数的齿轮,通过链条相连带动,后轮转动的快慢就改变了。
四、总结
自行车虽然简单,其中蕴涵着丰富的物理原理。本次研究性学习活动中,我们在查阅了与自行车相关资料和已有物理知识的基础上,通过一系列的对比实验研究了刹车以及变速中的物理原理。有关自行车的物理问题还不止这些,它们有待于我们进一步的发现和探索。同样,生活中还有许多其他的物理问题有待大家去发现,去解决。在发现和解决这些问题的过程中,我们意识到物理就存在于他们的日常生活中,让我们真正地做到“从生活走向物理”。
温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2014-08-24
1
、稳定性的知识

自行车之所以在行驶过程中不会倾倒,
主要得益于物理学原理的应用。
大家知道,
凡是
高速转动的物体,
其转动方向会保持不变,
物体便不会倾倒,
这同旋转的陀螺不会倾倒是一
个道理。
我们骑自行车是在前进的方向上给自行车一个力,
使车轮转动起来,
车轮就能保持
在一种平衡状态,在利用车把转动加以调节,
自行车就可以往前行进了,一旦停下来,
这种
平衡没了,自行车就会倾倒。

2
、摩擦力知识


1
)启动、行驶过程中的摩擦力

当自行车启动或行驶时,
在链条驱动下,
后轮逆时针转动,
轮胎与地面接触处相对于地
面有向后运动的趋势,
故地面对后轮施加向前的摩擦力,
该摩擦力是自行车向前运动的动力。
在此力的作用下,
自行车整体具有向前运动的趋势,
自行车的前轮胎于地面接触处具有向前
运动的趋势,
则地面对前轮产生向后的摩擦力,
在该摩擦力的作用下,
前轮便沿着后轮相同
的方向转动起来,自行车向前运动,因此,人们也将后轮称为主动轮,前轮称为从动轮。当
下雨或下雪天,地面摩擦力变小,自行车很容易摔倒,即平常说的打滑,其道理就在于此。
自行车上轮胎上凹凸不平的花纹,就是为了增大摩擦力。


2
)刹车过程中的摩擦力

摩擦力不仅关系到自行车的启动,
对自行车的制动也非常关键。
如果刹车性能不好,

车人的安全就得不到保障。人捏刹车柄,
使刹车线带动刹车块与轮胎靠紧,
产生摩擦力,使
自行车减速,
最终停下来。
摩擦力的大小取决于压力的大小和接触面的粗糙程度。
以恒定的
速度驾驶同一自行车、刹车力越大,摩擦力越大,自行车制动的越快;说明压力越大,产生
的摩擦力越大。新、旧两辆自行车,在相同的速度下,用近似相同的力捏刹车柄,新车制动
快,原因是旧车的刹车块和车胎磨得比较光滑,产生的摩擦力很小。

另外在自行车的手把、
脚踏板、
等处,
做有凹凸不平的花纹这也是通过增加接触面的粗
糙程度来增大摩擦。

3
、减震系统

自行车装有减震器。
自行车共有
5
个地方进行了减震处理:三脚架、鞍座、车头和前后
轮胎,其中三脚架、鞍座、车头运用弹簧减震,车身则靠轮胎减震。自行车震动时,整个车
身具有了形变性,使人落下时与车身接触的时间增长,受力变小,
提高了舒适性。
好比人从
高处跳到水泥地上,脚会感到疼,如果在地面上铺上软垫,人再往下跳,即使是相同高度,
感觉也不会那样剧烈。通过减震不仅使骑车人感到舒适,也减少了自行车的磨损。

4
、压强知识

(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)
坐垫呈马鞍型,它能够增大坐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。


3
)在夏天车轮气打足,则轮胎在强烈的阳光照射下,往往会爆胎,这是因为轮胎中
气体在阳光照射下,吸收热量,温度升高,受热膨胀,压强增大,故车胎易爆。


4
)气门芯的作用:充气内胎上的气门芯,起着单向阀门的作用,只让气体进入,不
让气体外漏,方便进气,保证充气内胎的密封。

5
、简单机械的知识


1
)杠杆知识

A
、控制前轮转向的杠杆:自行车的车把,是省力杠杆,人们用很小的力就能转动自行
车前轮,来控制自行车的运动方向和自行车的平衡。

B
、控制刹车闸的杠杆:车把上的闸把是省力杠杆,人们用很小的力就能使车闸以较大

的压力压到车轮的钢圈上。


2
)轮轴知识

A
、中轴上的脚蹬和花盘齿轮:组成省力轮轴(脚蹬半径大于花盘齿轮半径)


B
、自行车手把与前叉轴:组成省力轮轴(手把转动的半径大于前叉轴的半径)


C
、后轴上的齿轮和后轮:组成费力轮轴(齿轮半径小于后轮半径)


6
、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。

7
、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!

8
、光学知识

自行车上的红色尾灯,
不能自行发光,
但是到了晚上却可以提醒汽车司机注意。
因为自
行车的尾灯是由很多蜂窝状的“小室”构成的,而每一个“小室”是由三个约成
90
度的反
射面组成的。这样在晚上时,当后面汽车的灯光射到自行车尾灯上,就会产生反射光,
由于
红色醒目,
就可以引起司机的注意。
人面对车铃,
会看到自己的像,这是因为车铃盖形状相
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。
第2个回答  2013-07-13
我们总是在应付老师,其实百度上类似的多的是,只需要自己更改下即可!我也是明珠的,我不支持全篇抄袭,我空间里有类似的草稿!~
第3个回答  2013-07-13
你是明珠的????
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