自行車中的物理原理研究學(xué)習(xí)報(bào)告.doc

自行車中的物理原理研究性學(xué)習(xí)報(bào)告班 級(jí) 高一（8）班指導(dǎo)教師 譚元富組 長(zhǎng) 李 遠(yuǎn)組 員 黃思睿 徐陽東 董益明 譚 煜巴東一中綜合實(shí)踐活動(dòng)（研究性學(xué)習(xí)）項(xiàng)目（課題）計(jì)劃表課題（項(xiàng)目）名稱自行車中的物理原理所屬學(xué)科請(qǐng)?jiān)诖_認(rèn)的學(xué)科上劃“”數(shù)學(xué)（ ）物理學(xué)（ ）化學(xué)（ ）微生物學(xué)（ ）環(huán)境科學(xué)（ ）生物化學(xué)（ ）工程學(xué)（ ） 動(dòng)物學(xué)（ ） 植物學(xué)（ ） 醫(yī)藥與健康（ ）地球與空間科學(xué)（ ）計(jì)算機(jī)科學(xué)（ ）行為與社會(huì)科學(xué)（ ）指導(dǎo)教師譚元富主 要 分 工小組組長(zhǎng)李 遠(yuǎn)班級(jí)108組織分工，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)黃思睿班級(jí)108查詢資料徐陽東班級(jí)108查詢資料譚 煜班級(jí)108實(shí)地實(shí)驗(yàn)董益明班級(jí)108理論探究班級(jí)課題（項(xiàng)目）背景中國(guó)自行車歷史悠久，是生活中重要的代步工具。自行車雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其中蘊(yùn)含了許多物理原理。活動(dòng)所需條件自行車一輛，上坡處，平坦開闊地，互聯(lián)網(wǎng)?；顒?dòng)目的及意義探究物理學(xué)中有關(guān)自行車的實(shí)際應(yīng)用?；顒?dòng)內(nèi)容1、上網(wǎng)查詢相關(guān)資料；2、實(shí)踐探究規(guī)律；3、理論難規(guī)律?；顒?dòng)形式實(shí)驗(yàn)法（ ）、調(diào)查法（ ）、文獻(xiàn)法（ ）訪談法（ ）、觀察法（ ）、設(shè)計(jì)制作（ ）、其他（ ）活動(dòng)計(jì)劃1、由徐與黃上網(wǎng)查詢相關(guān)資料。2、由譚煜實(shí)地騎自行車探究相關(guān)物理現(xiàn)象及規(guī)律。3、由董益明運(yùn)用已學(xué)物理知識(shí)進(jìn)行理論驗(yàn)證。預(yù)期成果預(yù)期成果及最終成果形式：活動(dòng)報(bào)告（ ）、研究報(bào)告（ ）、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（ ）、活動(dòng)報(bào)告（ ）、調(diào)查報(bào)告（ ）、實(shí)物（ ），其他形式：評(píng)審意見 指導(dǎo)教師： 年 月 日巴東一中綜合實(shí)踐活動(dòng)（研究性學(xué)習(xí)）過程記錄表項(xiàng)目（課題）名稱自行車中的物理原理活動(dòng)時(shí)間課時(shí)數(shù)2活動(dòng)地點(diǎn)參加活動(dòng)成員李遠(yuǎn)、黃思睿、徐陽東、譚煜、董益明活動(dòng)內(nèi)容首先，在平常生活中發(fā)現(xiàn)在上坡時(shí)，不同路線的受力情況不同再次，查閱相關(guān)資料，了解走“S”形省力然后，制定實(shí)驗(yàn)方案最后，得出結(jié)論活動(dòng)形式（如小組討論、訪問專家、實(shí)驗(yàn)、查閱資料、調(diào)查、實(shí)地測(cè)量等）實(shí)驗(yàn)，小組討論活動(dòng)過程1、 第一次我們模擬的是沿直線上坡的情景。2、 第二次我們模擬的是沿“S”形路線上坡的情景。活動(dòng)結(jié)果（得到了什么結(jié)論、解決了哪能些問題、是否完成了預(yù)定的目標(biāo)和計(jì)劃，出現(xiàn)了什么新問題等）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，第一次雖然路程短，但費(fèi)力；第二次雖然路線長(zhǎng)，但省力，在高度相同的情況下，斜面越長(zhǎng)越省力。指導(dǎo)教師意見 簽名： 巴東一中綜合實(shí)踐活動(dòng)（研究性學(xué)習(xí)）過程記錄表項(xiàng)目（課題）名稱研究自行車中的物理原理活動(dòng)時(shí)間課時(shí)數(shù)2活動(dòng)地點(diǎn)學(xué)校操場(chǎng)參加活動(dòng)成員李遠(yuǎn)、黃思睿、徐陽東、譚煜、董益明活動(dòng)內(nèi)容1、 探究車把的杠杠原理。2、 探究剎車閘、貨架、三角杠的杠桿原理。3、 探究腳蹬和齒輪的輪軸原理?；顒?dòng)形式（如小組討論、訪問專家、實(shí)驗(yàn)、查閱資料、調(diào)查、實(shí)地測(cè)量等）小組討論實(shí)驗(yàn)活動(dòng)過程1、小組成員其中兩名先在操場(chǎng)的跑道上自行車，并進(jìn)行剎車、轉(zhuǎn)彎等實(shí)驗(yàn)。2、小組另外三名成員觀察騎車時(shí)自行車的運(yùn)動(dòng)情況，通過騎車成員的感受進(jìn)行分析，了解其內(nèi)在的杠桿和輪軸原理?；顒?dòng)結(jié)果（得到了什么結(jié)論、解決了哪能些問題、是否完成了預(yù)定的目標(biāo)和計(jì)劃，出現(xiàn)了什么新問題等）1、只要稍稍轉(zhuǎn)動(dòng)車把，自行車便能轉(zhuǎn)彎，說明車把是一個(gè)省力杠桿。2、快速行駛時(shí)，通過車剎使用很小的力便能使自行車減速，說明車閘也是一個(gè)省力杠桿。3、腳瞪半徑大于花盤輪半徑，故兩者組成省力輪軸。指導(dǎo)教師意見 簽名： 巴東一中綜合實(shí)踐活動(dòng)（研究性學(xué)習(xí)）過程記錄表項(xiàng)目（課題）名稱活動(dòng)時(shí)間課時(shí)數(shù)2活動(dòng)地點(diǎn)參加活動(dòng)成員李遠(yuǎn)、黃思睿、徐陽東、譚煜、董益明活動(dòng)內(nèi)容首先，在平常生活中我們發(fā)現(xiàn)不同剎車情景要采用不同剎車方案再次，制定實(shí)驗(yàn)方案最后，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論活動(dòng)形式（如小組討論、訪問專家、實(shí)驗(yàn)、查閱資料、調(diào)查、實(shí)地測(cè)量等）實(shí)驗(yàn)，小組討論活動(dòng)過程1、第一組我們模擬的是按剎車的情景。2、第二組我們模擬的是按前剎車的情景。3、第三組我們模擬的是按后剎車的情景?；顒?dòng)結(jié)果（得到了什么結(jié)論、解決了哪能些問題、是否完成了預(yù)定的目標(biāo)和計(jì)劃，出現(xiàn)了什么新問題等）當(dāng)人騎自行車前進(jìn)時(shí)，若遇到緊急情況，一般情況下要先捏緊后剎車，然后捏緊前剎車，或者前后一起捏緊，這樣做為了因慣性而向前飛去，下坡時(shí)切忌單獨(dú)使用前剎。指導(dǎo)教師意見 簽名： 巴東一中綜合實(shí)踐活動(dòng)（研究性學(xué)習(xí)）過程記錄表項(xiàng)目（課題）名稱研究自行車中的物理原理活動(dòng)時(shí)間課時(shí)數(shù)2活動(dòng)地點(diǎn)學(xué)校操場(chǎng)參加活動(dòng)成員李遠(yuǎn)、黃思睿、徐陽東、董益明、譚煜活動(dòng)內(nèi)容 1、探究自行車中的壓強(qiáng)現(xiàn)象。 2、探究自行車中杠桿的現(xiàn)象?；顒?dòng)形式（如小組討論、訪問專家、實(shí)驗(yàn)、查閱資料、調(diào)查、實(shí)地測(cè)量等）小組討論，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)過程 1、騎自行車，研究臀部壓強(qiáng)和腳蹬板的壓強(qiáng)。 2、扭動(dòng)車把，觀察其中的物理杠桿知識(shí)。 觀察剎車閘，后軸齒輪和后輪中的杠桿知識(shí)?；顒?dòng)結(jié)果（得到了什么結(jié)論、解決了哪能些問題、是否完成了預(yù)定的目標(biāo)和計(jì)劃，出現(xiàn)了什么新問題等） 1、自行車坐墊呈馬鞍型，能增大與人的接觸面積而減小壓強(qiáng)，腳蹬板很寬，也是為了減小壓強(qiáng)。 2、車把是省力杠桿，后軸齒輪是費(fèi)力杠桿。指導(dǎo)教師意見 簽名： 巴東一中綜合實(shí)踐活動(dòng)（研究性學(xué)習(xí)）過程記錄表項(xiàng)目（課題）名稱研究自行車中的物理原理活動(dòng)時(shí)間課時(shí)數(shù)活動(dòng)地點(diǎn)學(xué)校操場(chǎng)參加活動(dòng)成員李遠(yuǎn)、黃思睿、徐陽東、董益明、譚煜活動(dòng)內(nèi)容 探究騎自行車過程中紐性及能的知識(shí)。 在飛躍障礙物時(shí)的技巧 上上坡的技巧 上上坡路線活動(dòng)形式（如小組討論、訪問專家、實(shí)驗(yàn)、查閱資料、調(diào)查、實(shí)地測(cè)量等）實(shí)地考察，小組討論活動(dòng)過程 1、首先我們用較大力飛躍障礙物，看落地距離，然后改變蹬斬，觀察。2、在上坡處改變路線?；顒?dòng)結(jié)果（得到了什么結(jié)論、解決了哪能些問題、是否完成了預(yù)定的目標(biāo)和計(jì)劃，出現(xiàn)了什么新問題等）在跨障礙物時(shí)用力越大，由于慣性飛得越遠(yuǎn)上坡時(shí)走S形路線較輕松指導(dǎo)教師意見 簽名： 巴東一中綜合實(shí)踐活動(dòng)（研究性學(xué)習(xí)）過程記錄表項(xiàng)目（課題）名稱研究自行車中的物理原理活動(dòng)時(shí)間課時(shí)數(shù)活動(dòng)地點(diǎn)參加活動(dòng)成員李遠(yuǎn)、黃思睿、徐陽東、董益明、譚煜活動(dòng)內(nèi)容 1、探究自行車胎的加氣程度與溫度的關(guān)系。 2、探究給自行車打氣時(shí)氣筒的有關(guān)熱力學(xué)的知識(shí)。活動(dòng)形式（如小組討論、訪問專家、實(shí)驗(yàn)、查閱資料、調(diào)查、實(shí)地測(cè)量等）小組討論，實(shí)驗(yàn)，查閱資料活動(dòng)過程1、 兩名小組成員對(duì)自行車加氣，觀察氣筒的溫度變化2、 一名小組成員上網(wǎng)查閱有關(guān)自行車的熱力學(xué)知識(shí) 3、剩下的兩名成員進(jìn)行討論，分析其中的熱力原理，并向老師請(qǐng)教活動(dòng)結(jié)果（得到了什么結(jié)論、解決了哪能些問題、是否完成了預(yù)定的目標(biāo)和計(jì)劃，出現(xiàn)了什么新問題等） 1、若將車胎中的氣打得足足的，夏天高溫容易爆胎，原因是烈日下車胎內(nèi)氣溫高，壓強(qiáng)增大，使車胎爆裂。 2、用氣筒給自行車打氣時(shí)氣筒壁會(huì)熱起來，原因是活塞壓縮氣體做功，氣體內(nèi)能增加，氣體內(nèi)能傳給筒壁，使筒壁溫度升高。指導(dǎo)教師意見 簽名： 巴東一中綜合實(shí)踐活動(dòng)（研究性學(xué)習(xí)）過程記錄表項(xiàng)目（課題）名稱研究自行車中的物理原理活動(dòng)時(shí)間課時(shí)數(shù)2活動(dòng)地點(diǎn)學(xué)校操場(chǎng)參加活動(dòng)成員李遠(yuǎn)、黃思睿、徐陽東、董益明、譚煜活動(dòng)內(nèi)容 1、探究自行車中聲的現(xiàn)象（鈴聲）。 2、探究自行車中光的現(xiàn)象（尾燈）。 3、探究自行車中摩擦的現(xiàn)象（剎車）?；顒?dòng)形式（如小組討論、訪問專家、實(shí)驗(yàn)、查閱資料、調(diào)查、實(shí)地測(cè)量等）小組討論，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)過程 1、將自行車擺到操場(chǎng)，把手經(jīng)過手的撥動(dòng)而發(fā)聲，用手按住鈴就蓋不響了。 2、用手電筒照射尾燈，觀察現(xiàn)象。 3、觀察車把套；觀察車輪花槽；實(shí)地實(shí)驗(yàn)?；顒?dòng)結(jié)果（得到了什么結(jié)論、解決了哪能些問題、是否完成了預(yù)定的目標(biāo)和計(jì)劃，出現(xiàn)了什么新問題等） 1、車鈴?fù)ㄟ^齒輪帶動(dòng)敲打鈴蓋發(fā)出聲音，不振動(dòng)，就沒有聲音。 2、車把套與花槽都可以加大摩擦（通出增大粗糙程度）。指導(dǎo)教師意見 簽名： 巴東一中綜合實(shí)踐活動(dòng)（研究性學(xué)習(xí)）過程記錄表項(xiàng)目（課題）名稱研究自行車中的物理原理活動(dòng)時(shí)間課時(shí)數(shù)活動(dòng)地點(diǎn)學(xué)校操場(chǎng)參加活動(dòng)成員李遠(yuǎn)、黃思睿、徐陽東、董益明、譚煜活動(dòng)內(nèi)容 探究變速齒輪中的物理原理。 我們探究人在騎車時(shí)，兩腳踩“牙盤”轉(zhuǎn)動(dòng)，并不斷改變齒輪，探究所需的力和快慢?；顒?dòng)形式（如小組討論、訪問專家、實(shí)驗(yàn)、查閱資料、調(diào)查、實(shí)地測(cè)量等）查閱資料，實(shí)地實(shí)踐活動(dòng)過程 1、第一次模擬運(yùn)用大齒輪組爬坡的情景，實(shí)驗(yàn)中自行車行進(jìn)速度較快，也比較省力。 2、第二次模擬運(yùn)用，小齒輪組爬坡的情景，實(shí)驗(yàn)中行進(jìn)速度較慢，實(shí)驗(yàn)者感到較吃力?；顒?dòng)結(jié)果（得到了什么結(jié)論、解決了哪能些問題、是否完成了預(yù)定的目標(biāo)和計(jì)劃，出現(xiàn)了什么新問題等） 在新型變速自行車中，中軸鏈輪上有直徑不同，齒數(shù)不同的齒盤，選擇不同齒盤，后輪轉(zhuǎn)動(dòng)快慢會(huì)改變。指導(dǎo)教師意見 簽名： 自行車中的物理知識(shí) 自行車是中國(guó)老百姓最常用的交通工具。從自行車的結(jié)構(gòu)和使用來看，它涉及了許多物理知識(shí)，現(xiàn)歸納如下： 一、聲的現(xiàn)象：自行車車鈴的把手經(jīng)過手的撥動(dòng)，帶動(dòng)了齒輪，齒輪使帶有彈簧錘的軸旋轉(zhuǎn)起來，彈簧錘敲打鈴蓋，車鈴就叮鈴響。撥動(dòng)自行車的車鈴能發(fā)聲，是因?yàn)檎駝?dòng)的物體能發(fā)聲，用手按住鈴蓋，振動(dòng)停止，鈴聲就不響了。 二、光的現(xiàn)象：自行車的尾燈的反射面由很多紅色的立方體直角組，可以把照在尾燈上的光向各個(gè)方向反射，使車后各個(gè)方向上的人均能看到紅色的光，以防止交通事故的發(fā)生。 二、摩擦的現(xiàn)象： 1車的前軸、中軸、后軸上裝有滾動(dòng)軸承及潤(rùn)滑油，車輪是圓形的，是為了減少摩擦。 2車外胎、把手塑料套和腳踏板上都刻有花紋，車的把手上有襖凹槽，是為了增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦。 3若車鈴不響，是岡為軸與齒輪之間的咬合部分太澀了，加幾滴油潤(rùn)滑，減小摩擦。 4車把的塑料套緊套在車把套上，是為了增大與車把套的壓力來增大摩擦。 5剎車時(shí)，應(yīng)用力捏車閘，是為了增大壓力來增大摩擦。 6旋緊白行車各種緊固螺絲，是為了增大壓力來增大摩擦。 7自行車的前輪為從動(dòng)輪，摩擦力的方向向后，與運(yùn)動(dòng)的方向相反。后輪為主動(dòng)輪，摩擦力的方向向前，與車運(yùn)動(dòng)的方向相同。緊急剎車時(shí)，輪子與地面的摩擦屬于滑動(dòng)摩擦。 四、壓強(qiáng)的現(xiàn)象： 1白行車的坐墊呈馬鞍型，它能夠增大坐墊與人體的接觸面積，以減小臀部的壓強(qiáng)。 2腳瞪板很寬，也是為了增大與腳的接觸面積，以減小腳部的壓強(qiáng)。 3用橡膠制成的車胎并且打足氣，是為了通過減輕壓力來減小對(duì)地面的壓強(qiáng)，同時(shí)通過彈力的作用可起緩沖作用。 4給車胎打氣時(shí)，越打越費(fèi)力，車胎越硬，是岡為越打里面的氣體越多，里面的壓強(qiáng)越大。 五、杠桿的現(xiàn)象： 1控制前輪轉(zhuǎn)向的杠桿車把：是省力杠桿，人們用很小的力就能轉(zhuǎn)動(dòng)自行車前輪來控制自行車運(yùn)動(dòng)方向和平衡。4、給車胎打氣時(shí)，越打越費(fèi)力，車胎越硬，是因?yàn)樵酱蚶锩娴臍怏w越多， 里面的壓強(qiáng)越大。 杠桿的現(xiàn)象：L、控制前輪轉(zhuǎn)向的杠桿車把：是省力杠桿，人們用很小的力就能轉(zhuǎn)動(dòng)自行車前輪來控制自行車運(yùn)動(dòng)方向和平衡。2控制剎車閘的杠桿車把上的閘把：是省力杠桿，人們用很小的力就能使車閘以比較大的壓力壓到車輪的鋼圈上。 3支持人重和貨重的杠桿三角杠、貨架、前叉、后三角杠：用以形成車重和承重。4中軸上的腳蹬和花盤齒輪：組成省力輪軸，因?yàn)槟_蹬半徑大于花盤齒輪的半徑。5自行車手把與前叉軸：組成省力輪軸，因?yàn)槭治瞻淹獾陌霃酱笥谇安孑S的半徑。6自行車后軸上的齒輪和后輪：組成費(fèi)力輪軸，因?yàn)辇X輪的半徑小于后輪 的半徑。 電的現(xiàn)象：自行車前輪旁邊的照明燈能發(fā)光，因?yàn)閮?nèi)部有旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電 機(jī)，圓形磁體的軸與前輪摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流。電流通過小燈泡的燈絲而發(fā)光，把小燈泡放在凹面鏡的焦點(diǎn)處，起到會(huì)聚作用，增加燈的亮度。 (七)熱的問題： 1夏天，將自行車車胎中的氣打得足足的，若停在烈日下，車胎會(huì)爆裂。 因?yàn)樵诹胰障?，車胎?nèi)的氣溫升高，壓強(qiáng)增大，當(dāng)壓強(qiáng)增大到超過車胎所能承受 的最大壓強(qiáng)時(shí)，車胎會(huì)爆裂。 2用打氣筒給自行車車胎打氣時(shí)，不一會(huì)兒氣筒壁就會(huì)熱起來，是因?yàn)榇?氣筒的活塞壓縮氣體做功，氣體內(nèi)能增加，氣體內(nèi)能傳給筒壁，使筒壁溫度升高。 同時(shí)打氣過程也是克服活塞和筒壁摩擦力做功過程，也使筒壁內(nèi)能增加，溫度升 高。慣性及能的知識(shí)：騎自行車行駛時(shí)，當(dāng)不用力蹬腳蹋板時(shí)，自行車還會(huì)繼 續(xù)向前運(yùn)動(dòng)是由于慣性的原因。另外，騎自行車飛躍障礙物時(shí)，落地時(shí)，應(yīng)先使 后輪著地，防止因?yàn)榫哂袘T性而翻車。而當(dāng)騎自行車上坡時(shí)，都應(yīng)先加緊用力蹬幾下，目的是為了增大速度，以獲得更大的動(dòng)能，來轉(zhuǎn)化更多的重力執(zhí)能，升的更高一些。力的知識(shí)：自行車坐墊下的有許多彈簧，主要的通過緩沖作用減小震動(dòng)。2控制剎車閘的杠桿車把上的閘把：是省力杠桿，人們用很小的力就能使車閘以比較大的壓力壓到車輪的鋼圈上。 3支持人重和貨重的杠桿一三角杠、貨架、前叉、后三角杠：用以形成車重和承重。4中軸上的腳蹬和花盤齒輪：組成省力輪軸，因?yàn)槟_蹬半徑大于花盤齒輪的半徑。5白行車手把與前義軸：組成省力輪軸，岡為手握把外的半徑大于前叉軸的半徑。 6白行車后軸上的齒輪和后輪：組成費(fèi)力輪軸，岡為齒輪的半徑小于后輪的半徑。 六、電的現(xiàn)象：白行車前輪旁邊的照明燈能發(fā)光，因?yàn)閮?nèi)部有旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)，圓形磁體的軸與前輪摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流。電流通過小燈泡的燈絲而發(fā)光，把小燈泡放在凹面鏡的焦點(diǎn)處，起到會(huì)聚作用，增加燈的亮度。 七、有關(guān)熱的問題： 1夏天，將自行車車胎中的氣打得足足的，若停在烈日下，車胎會(huì)爆裂。因?yàn)樵诹胰障?，車胎?nèi)的氣溫升高，壓強(qiáng)增大，當(dāng)樂強(qiáng)增大到超過車胎所能承受的最大壓強(qiáng)時(shí)，車胎會(huì)爆裂。