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自行车运动中的物理知识

发布时间:2017-02-12 点击数: 字号:- 小 + 大【收藏】【打印文章】

自行车运动中的物理知识

泰州二中   沈惠清

一、教学目标:  

1、让学生对自行车进行观察,描述其构造。说明应用了哪些物理知识,要求能运用所学知识,比较系统地写出调查报告。

2、结合生活实际,了解自行车骑行过程中运用的物理知识。

二、教学流程

随着人们健康意识的提高,城市公共自行车的普及,越来越多的人出行选择自行车。自行车的构造中蕴含有很多物理知识,在骑行是合理的运用物理技巧也能使骑行更安全更健康。

1、自行车骑行过程中的动力学关系

自行车在形式过程中,极大的利用了地面的摩擦,在人们蹬车骑行时,后轮向后蹬地,地面给后轮一个向前的静摩擦,这就是自行车前进时的动力,前轮随着车身一起向前滚动,受到向后的摩擦力,因此我们称后轮为主动轮,前轮为从动轮。

例题:自行车在直线骑行时,前轮受到的摩擦力向     ,后轮受到的摩擦力向       ,当我们推着自行车前进时,前轮前轮受到的摩擦力向     ,后轮受到的摩擦力向       

解答:推行时,前后轮都是从动轮,受到的摩擦力均向后。

自行车在拐弯时,做的是圆周运动,这就需要指向圆心的力来提供向心力,这时地面会给自行车一个指向圆心的静摩擦力,提供圆周运动的向心力,由于静摩擦力是有一定范围的,所以拐弯时我们必须注意自己的速度和拐弯半径。

根据f=m      拐弯时速度v越小,半径r越大越安全

例题:若地面和自行车轮胎间的动摩擦因数为u,拐弯半径为R,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则自行车拐弯的安全速度为多大?

根据:         fm=m               umg= m

则:       v=

2、自行车骑行过程中的惯性知识

一切物体总保持匀速直线运功状态或静止状态,除非有外力迫使它改变这种状态为止,这就是牛顿第一定律,也叫惯性定律。着告诉我们,一切物体都有保持原状态的特性。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。因此我们要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!

3、自行车骑行过程中的功能关系

功的原理:人们在骑车上陡坡时,常行"S"形路线,可以省力,但却费距离。

机械能相互转化:骑车上坡时,人们往往要用力蹬车,这里是动能转化为势能;而骑车下坡,不用蹬车,车速也越来越快,这里为势能转化为动能。

能量转换:人们骑车通过"V"形地时,从其中一顶点出发,利用惯性顺坡滑行,自行车并不能爬上另一坡同样高的顶点.这一过程不仅有势能变动能又变为势能的过程,还有部分能量转化为轮胎和路面的热能或克服空气阻力的热能。自行车刹车时,动能转换成另一形式的能量(刹车装置的热能)。打气筒外壁发热是由于压缩气体所做功转变成热并通过筒壁热传递的结果。

自行车运动中涉及的物理知识还有很多,比如说压强知识,光学知识,杠杆原理等,希望同学们课后查阅资料,比较系统的写出研

(编辑:guoting)

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