探究自行車變速的原理

1、探究自行車變速的原理()研究小組人員課題組成員：初三直升班陳可凡、鄭滿潮（二）課題硏究的目的生活處處有物理，物理知識能廣泛運(yùn)用于生活中的各個(gè)領(lǐng)域。但是與 生活相關(guān)的一些物理現(xiàn)象的原理我們會感到迷惑。例如自行車,自行 車經(jīng)過多年來的更新?lián)Q代，已經(jīng)變得與初代的自行車有所區(qū)別,變速 已經(jīng)成為很多自行車都有的功能?，F(xiàn)在，就讓我們探究一下自行車變 速的原理,解開大家的迷惑，從而操作自行車時(shí)更加得心應(yīng)手。（三）課題研究的步驟1、確定探究的方向2、實(shí)物探究,收集數(shù)據(jù)3、研究數(shù)據(jù),得出結(jié)論（四）課題組分工陳可凡：實(shí)驗(yàn)探究、數(shù)據(jù)排版 鄭滿潮：實(shí)物探究、圖片收集（五）硏究過程1、分析變速自行車的結(jié)構(gòu)zj通過收集到

2、的各種資料顯示,大多數(shù)變速自行車的結(jié)構(gòu)如下圖所自冇車的結(jié)構(gòu)而自行車的變速系統(tǒng):前齒盤y9變速線后齒盤(飛輪)變速器(后撥)指撥把前變速器工作原理：撥動前撥把，通過變速線,拉動前后變速器，變速器改變位置而改變了鏈條的位置，因此鏈條可以跳到不同的齒輪上，而改變速度(俗稱重度)02、數(shù)據(jù)分析那眾所周知，自行車變速是通過改變鏈條和不同的前、后大小的 齒輪盤的配合來改變車速快慢的。因此我們只要列舉以下2種方案進(jìn) 行分析，就能知道自行車變速與齒輪大小的關(guān)系：(1) 前齒輪最小，后齒輪也最小(2) 前齒輪最小,后齒輪最大(3) 前齒輪最大,后齒輪最小(4) 前齒輪最大z后齒輪也最大（前輪半徑r前、后輪半徑r

3、后恒定）方案（1 ）:如圖所ze方案（2）：如圖所示方案（3）如圖所示方案（4）如圖所示3、對照實(shí)驗(yàn)結(jié)合生活實(shí)際情況(后輪半徑r恒定,前齒輪的軸半徑r恒定,自行 車前齒輪坐勻速圓周運(yùn)動),當(dāng)自行車前齒輪的軸運(yùn)動狀態(tài)保持不變 時(shí)： 對比方案1、2(3、4同理)：此時(shí)2種方案前齒輪的軸運(yùn)動狀態(tài)完全一致，則前齒輪的軸角速 度3相等，在同一個(gè)輪軸中，輪的角速度與軸的角速度相同，所以前 齒輪的線速度均為vb=u)*rb方案1中后齒輪線速度為va = vb = u)*rb后輪的線速度為vi=(w*rb*r)/ra方案2中后齒輪支力為vc=vb=co*rb后輪的線速度為v2=(u)*rb*r)/rc而 ra

4、<rc所以vi > v2 對比方案1、3 ( 2、4同理)此時(shí)2種方案前齒輪的軸運(yùn)動狀態(tài)完全一致，則前齒輪的軸角速 度3相等，在同一個(gè)輪軸中，輪的角速度與軸的角速度相同，所以方案1中前齒輪線速度為vb=u)*rb后齒輪線速度為va 二 vb 二 3%后輪的線速度為vi=(u)*rb*r)/ra方案3中前齒輪線速度為vd 二 3%后齒輪線速度為va 二 vd 二 3打。后輪的線速度為v3=(u)*rd*r)/ra而 rb< td所以vi < v3（六）得出結(jié)論通過總結(jié)上述方案對比,我們會發(fā)現(xiàn)，如果自行車的前 齒輪越小,后齒輪越大，速度越慢；如果自行車的前齒輪越 大，后齒輪越小，速度越快。（七）反思