自行车上有学问

自行车上有学问
教学目标：1.让学生用不同的方式调查周围人群采用的主要交通工具。

通过活动，锻炼学生搜集信息、分析资料，提炼观点的能力。

2.使学生知道保护环境越来越成为人们日常生活关注的重点。

3.丰富学生的生活体验，激发学生交流表达的兴趣，提高学生动手实践及实际操作的能力。

活动一：自行车的历史
自世界上第一辆自行车问世至今已有200多年的历史了，时至今日，自行车已成为世界上人们使用最多、最简单、最实用的交通工具。

提出问题
1.自行车的发明？谁发明了第一辆最原始的自行车？
2.第一辆自行车是什么样子的?
3.自行车的演变
4.我知道自行车问世至今已有200多年的历史。

还有……
收集资料我们通过不同的途径查找到了资料
我的收获通过这次活动，我对自行车有了更多的了解。

我们是通过以下途径收集相关信息的。

我们组对调查完成情况是这样评价的。

活动二：自行车的秘密
自行车为什么能动？一辆自行车包括很多部件，它们都有什么作用？为什么要如此设计，这些问题你想过吗？快快行动起来，自己动手，探究自行车的各种秘密吧。

提出问题
通过观察：我们对自行车提出了各种各样的疑问。

我们对自行车进行了归纳：导向系统驱动系统制动系统
观察与发现车灯、支架等其它部件有什么作用？参观自行车专卖行
我的收获
1、我学到很多有关自行车的知识。

2、在这次探究活动中，我知道了如何利用观察法、实验法来解答心中的疑问。

具体情况对自行车的结构，我想探究的问题还有很多。

具体问题：
活动三：我与自行车
自行车在我国是一种很普遍又十分便利的交通工具，人们在上下班和郊游时都经常用它。

骑自行车和跑步、游泳一样，是一种最能改善人们心肺功能的耐力性锻炼。

调查自行车与生活、骑车要注意哪些安全事项？
要做到安全骑车，应该怎样做? 遵守交通规则出行前检查自行车提高骑车技术平时做好车的维护与保养讨论我们开一个小组讨论会，讨论自行车的优缺点。

快快行动—自行车比赛（室外）。

我的收获通过这次活动，我知道了骑自行车的安全事项通过调查实践总结了一些经验
一小组：重点是研究自行车各部分的名称和作用，并了解自行车的类型。

自行车的构造及原理
自行车零件的有关作用原理
部件所用力学知识作用
车把利用杠杆原理转动车轮改变方向轮盘利用杠杆原理拉动链条省力
传动动力链条链条与飞轮齿合，产生相互
作用力
车架利用三角形的特征(牢固) 支撑
尾灯光的漫反射避免事故车闸增大摩擦力刹车
车胎花纹增大摩擦力防止打滑自行车结构
自行车上的杠杆、轮轴
①自行车上的杠杆·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
·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比较大的压力压到车轮的钢圈上
·支持人重和货重的杠杆、三角杠、货架、前叉、后三角杠，都是广义的杠杆，用以形成车身和承重
②自行车上的轮轴
·中轴上的脚蹬和花盘齿轮：组成省力轮轴，由脚蹬半径大于花盘齿轮半径
·自行车手把与前叉轴：组成省力轮轴，手握把外的半径大于前叉轴的半径
·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·自行车行驶速度与车轮直径的关系：常见的自行车轮的直径有559mm(22英寸)、610mm(24英寸)、660mm(26英寸)、711mm(28英寸)的，有实际经验的同学知道，骑28车比24车费力一些，但速度快，因为28车轮的半径大，轮子每转一圈走的距离长一些，故速度快，半径大使轮轴的轴半径大，故费力轮轴更费力.
自行车传动自行车是传动式机械，它的传动装置包括：主动齿轮（通称轮盘）、被动齿轮（通称飞轮）、链条及变速器等。

自行车运动机械基础原理
运动是半机械化运动项目。

教练员和运动员应掌握一定的机械原理和力学知识，有效地利用传动速比，合理掌握运动强度，巧妙地节省体能消耗，从而以充沛的体力，进行优质高效的科学训练。

自行车传动
自行车是传动式机械，它的传动装置包括：主动齿轮（通称轮盘）、被动齿轮（通称飞轮）、链条及变速器等。

第二小组：重点是探究物理知识在在自行车上的应用。

1．摩擦力：同学们对自行车的某些结构和使用进行探究，他们分类总结了增大摩擦和减小摩擦在自行车上的应用: ⑴轮胎上刻有花纹;脚踏板凹凸不平；车把手上有凹槽等是通过使接触面粗糙
来增大摩擦。

⑵塑料套紧套在车把手上；刹车时用力捏闸是通过增多压力来增大摩擦。

⑶在转动部分加润滑油是通过使接触面彼此分开来减少摩擦。

⑷车轮做成圆形；转动部分安装轴承是通过变滑动摩擦为滚动摩擦来减少摩擦。

探究过程中，有部分同学对后轮与地面间的摩擦力的方向朝前产生疑问，
我及时给予了帮助。

我和学生们一起把自行车放在水中，并让后轮水中转动起来，我们发现水被甩向后方，这说明后轮对水的力方向向后，根据力的作用是相互的，水对后轮的力方向向前。

同理后轮在地面上转动时，地面对后轮的摩擦力方向向前，在此力的作用下，自行车整体向前运动。

2．杠杆：主要是探究自行车上那部分是省力杠杆，那部分是费力杠杆。

⑴刹车部件是一个省力杠杆，只要轻轻握紧刹车把手，闸皮便产生很大的力紧压在车圈上，车轮便停止转动。

⑵中轴上的链轮和飞轮也可以看作是一个杠杆，但这个杠杆是一个费力杠杆，由于链轮的半径大于飞轮的半径，当链轮旋转一周时飞轮就要旋转好几周，这样就使得自行车获得了较大的速度。

⑶骑自行车的轻便和速度的快慢主要取决于两轮齿数之比Ｉ，当用同样的速度踏动脚蹬时：Ｉ值大，车速快但较费力；Ｉ值小，车速慢但较省力。

⑷为了在不同路面上都能轻松自如的骑行，人们设计出了“变速自行车”，他有多个后飞轮，这种自行车上坡时要想省力，后飞轮应换用较大的。

⑸有的学生认为链条和前后飞轮组成的是一个滑轮组，我及时进行了纠正。

3．光的反射和声音的产生条件
⑴先用手指拨动车铃把手，引起它振动并听到铃声，再用手捂住车铃，振动停止，同时铃声消失。

这说明声音是由物体的振动产生的。

⑵学生们仔细观察力车灯的内部结构，发现它是有一个个小凹面组成，凹面是由三的互相垂直的平面连在一起（跟教室内的墙角相同），根据光的反射定律他们很快就画出了入射光线经小凹面发生两次反射的光路图：最后得出射光线跟入射光线平行，由于凹面很小所以光线几乎按原路返回，因此在夜间汽车司机很容易发现目标，避免发生事故。

这部分的探究使学生对前后车灯的结构及振动发声留下深刻的印象。

第三小组: 重点是探究化学知识在自行车上的应用，他们对下列问题进行了
探究：1．自行车各部分由什么材料组成？2．最新的纳米技术如何解决轮胎抗老化、耐磨、保色等问题。

3．如何解决自行车生锈问题。

学生们的探究结果是: 自行车的车主要有钢制材料构成，而车把外皮、轮胎等则以橡胶产品为主，这
些橡胶材料含有大量的化学添加物，像强化剂、硫化剂、硫化加速剂、硫化减速剂等，其中含有强化剂的橡胶材料，密度会增大几倍，耐磨性也会大大增强；而橡胶一旦经过硫化处理，其塑性、弹性就会大大增强。

最近人们又发现了纳米改性彩色轮胎，纳米技术的应用较好地解决了轮胎抗老化、耐磨和保色等问题。

自行车的锈蚀问题是令人十分头痛的事。

多年来，我国的自行车架采用钢管焊接结构，车轮采用金属组合结构。

尽管这种结构优点很多，但金属材料的锈蚀耐磨性十分突出，为此，人们利用化学方法为金属镀上了一层铬镀层从而大大增强了自行车的耐蚀性、耐磨性。

其中有些问题他们及时请教了化学教师。

自行车车闸制动装置(车闸)在一切运输机械中有着十分重要的作用.刹车不灵而导致的交通事故屡见不鲜，自行车是采用什么办法来制动的呢? 1、自行车的车闸工作原理自行车的车闸是利用摩擦力使自行车减速和停止前进.当我们使用车闸时，刹皮与车轮间的摩擦力，使车轮停止运动或速度减小，车轮与地面间的摩擦力由滚动摩擦变成滑动摩擦，强大的滑动摩擦力使自行车迅速减速(或迅速停止运动
自行车的齿轮齿轮是传递动力的装置，把两个齿轮放在一起，让它们转，你会发现它们向相反方向转动，可见齿轮可改变力的方向，而自行车齿轮不是这样，它们是由链条带动的，总是向相同的方向转动。

自行车的型号越小，每组齿轮数就越少，但是它们的传动比差不多，大约都是大齿轮转一圈，小齿轮约转两圈半。

变速车的齿轮在上坡时，链条接在后面的大齿轮上，这样虽然慢了些，但很省力；在下坡时，链条接在后面的小齿轮上，这样速度会更快。

平时骑车可以自由选择齿轮。

低速档齿轮适合在爬坡时用，中速档齿轮适合在平路和缓坡用，高速档齿轮，踏板转很少困，齿轮转很多圈，所以最适合下坡时用。

上图是自行车的前后齿轮示意图，在骑自行车的过程中，蹬一圈，前齿轮就转一圈，后齿轮随之转几圈，后齿轮每转一圈，自行车车轮随之转一圈。

（1）请你依据生活经验填写下表。

前齿轮转数后齿轮转数车轮前进的距离（直径60cm）
1 3
5
10
a
（2）由上表可看出，在骑自行车的过程中，蹬的圈数和车前进的距离成（）比例。

（3）贝贝每分钟蹬80圈，骑着这辆自行车，每分钟前进多少米？（保留到整数）
自行车轮胎为什么要打气？1887年的一天，英国一所中学要举行自行车大赛，中学生邓洛普正在为参赛做紧张的准备，他准备到大路上练习，笨重的橡胶轮胎与地面强烈地摩擦着。

邓洛普边推边想，怎样才能使自行车骑得又快又省力呢？突然，自行车轮胎碰到了花园里的充水橡胶皮管，邓洛普的手臂被轻轻弹开了。

邓洛普突然想到：我往轮胎里充气，不就能省力了吗？第二天，他骑着自制的充气轮胎的自行车参加比赛，一举夺得自行车大赛第一名。

充气轮胎是自行车发展史上的一个伟大创举，它增加了车胎的弹性，不会因路面不平而震动，大大提高了骑车速度，这样从根本上改变了自行车的性能。

第四小组: 对自行车的健身功能进行了探究，为此咨询了许多医生并查阅了大量书籍知道了骑自行车就同跑步、行走、游泳,同样具有锻炼身体的作用。

他们把骑自行车对人体的好处作了一一陈述：⑴骑自行车运动不仅可以减肥，换可以使身体匀称。

⑵由于自行车运动耗用了大量氧气，因为强化心脏的功能十分显著。

⑶骑自行车既可防止高血压，又可增强骨骼。

⑷骑自行车可加速人体的血液循环，大脑摄入的氧气量增加，以及吸入大量的新鲜空气，使人的头脑更加清醒。

骑着这种靠本身体力驱动的双轮脚踏车，你会感到精神饱满，干劲十足。

它不
仅是一种运动，更是以及愉悦心灵的灵丹妙药。

目前，在美国有两千万人骑自行车健身;在欧洲，骑自行车“一日游”也成为最时尚的运动之一。

第四组的探究对班级产生了积极的影响:全班40人全部骑上了自行车并把自行车的健身功能张贴在宣传栏上。

气门芯的作用早期的各种轮子都是木轮、铁轮，颠簸不已.现代自行车使用充气内胎主要是利用质量一定的气体体积减小，压强增大的原理，当路面不平给车胎带来冲击的时候，充气内胎的压缩和恢复有很好的缓冲作用，减小了颠簸，既保护了自行车，也减小前进阻力，也使人感到舒适. 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.平时骑车时，若车胎没气了，应首先检查气门芯是否完好，再检查内胎是否破了. 自行车的尾灯是装饰吗？自行车的尾灯不是可有可无的装饰物,而是在夜晚给行人,车辆作提示用的自行车尾灯实在名副其实.我们都知道他只是一块玻璃而已,其中并没有像小灯泡似的发光物体,人们往往称他为“灯”我们仔细观察尾灯,发现他里面是凹凸不平的玻璃体.这样的设计是为了夜晚行车似的需要,当夜幕来临时,司机们开着车在马路上行驶,他们看不清前方是否有人,这时,汽车前面的大灯会发出耀眼的光,因为光线很强,所以会照到自行车上,照到自行车上的光线经过凹凸不平的自行车尾灯会发生漫反射因而反射到司机驾驶舱中,司机这时会发现前面有行人从而放慢速度.别小看一个小尾灯它的设计避免了无数场事故,巧妙的应用了物理学原理─光的漫反射.
自行车摩擦力的应用骑上自行车用力蹬脚蹬,让自行车加速前进,这时急刹车.这两个步骤中利用的主要是力学的摩擦力.自行车前进过程中,轮胎与地面产生摩擦,使自行车不会倒.急刹车时,闸皮与车圈之间产生摩擦力使自行车停下来.再
深入说一下,自行车的设计与摩擦力间的关系.
闸皮和车胎上为什么有许多胎纹呢?为什么车胎越宽车越不容易打滑?为什么赛车(自行车)的车胎较窄些呢?这些问题的根源就是闸皮和车胎上的胎纹.正是因为这些胎纹使车闸和车胎的摩擦力加大,避免了车闸与车胎的平面与平面接触.而多胎纹的车胎就不一样了,车胎面成凹凸不平状,他与地面接触时不规则的,所以他与地面的摩擦力较大.而车胎越宽车越不爱打滑是因为胎的面积大了与地面的接触大了他们之间的摩擦力大了所以轮胎宽了车越不爱打滑.最后是赛车的问题,和上题相反,它与地面的摩擦力小了速度上的阻碍也小了,赛车的速度相对快些,所以赛车的车胎要窄些好.还有,关于车把上的把套,脚蹬上的皮橡胶……都是有关摩擦力学知识.摩擦力的应用在生活中也很广泛的.。

轮胎上有花纹。

有宝石花纹、蝴蝶花纹、鹿角花纹、竹节花纹。

第五小组: 自行车的保养问题是课题研究的内容之一。

该组学生对此进行了探究。

他们咨询了自行车的修理人员，上网查询了有关资料，并结合生活体验提出了自己的很多观点。

第六小组: 骑自行车的安全隐患多，因此造成的交通事故几乎每天都再发生第六组同学对骑自行车应该注意那些问题进行细致深入探究。

1．自行车交通事故的主要类型：
⑴自行车违章横过车行道造成交通事故。

⑵自行车左转弯造成交通事故。

⑶自行车在机动车道行驶造成交通事故。

⑷自行车逆向行驶造成交通事故。

⑸机动车转弯借道驶入非机动车道造成交通事故。

2．学生骑车时应注意的问题：⑴不能在道路上学骑自行车；12岁以下的儿童，不准在道路上骑自行车、三轮车和推拉人力车。

⑵骑自行车时，不能走机动车的车道。

骑自行车不可蛇行前进，乱闯红灯。

经过十字路口时；要注意左右两边来往的车辆，要伸手示意并减速慢行。

⑶骑自行车不能攀附行驶的车辆；不能搭载同学；不能在道路上表演车技；同前面的自行车要保持一定的距离。

⑷要经常检查车铃和车闸是否正常。

轮胎不要充气过足，否则遇到雨雪天会减小摩擦力。

⑸下雪天要选择无冰冻的平坦路面行进，不猛烈刹车。

不转急弯，转弯时角度要大一些。

第三个阶段：拓展创新
随着活动的开展，学生不断产生新的问题，新的知识。

积极主动地开展了进一步的活动。

1.举办了“未来自行车的畅想”作文比赛
2.举行了“我对自行车比赛知多少”的知识比赛。

第四阶段：汇报交流与展示。

活动完成之后全班同学发挥自己的特长，以自己喜欢的方式进行汇报交流。

展示探究成果。

对活动的评价我们既关注了结果，更重视了学生获得结果的实践过程。

1．各小组交流汇报,展示探究成果，并派代表把成果进行公示。

2．学生们和我一起对本次活动进行了评价，并认真填写了评价表。

1、自行车轮盘上的大腿为什么要比轮盘的半径长？
2、你认为目前自行车还有什么地方不够完善？应做怎样的改进？
3、你能想象设计一个未来自行车的模样和功能吗？
1:从物理的角度讲，角速度一定的情况下，半径越大，轮盘上的点的速度就越快，也就越“送路”。

2：任何一个事物发展到后来都会要专业化，分工的方向发展。

自行车也不例外，讨论自行车的缺陷，要跟特定的目的
结合起来，比如说用做自行车大赛的自行车，那现在自行车的缺陷就在于：还不够"送路"，安全性还不够。

而作为老年人来讲，自行车还不够舒适，不够人性化。

等等，你可以想出很多。

3：所以对于未来的自行车，你可以针对某一方面，来加以想象。

例如就速度这一角度来说，你可以设想未来的自行车：可以自带气囊，当顺风的时候就可以打开气囊，这样可以跑得更快，更省力等等。

爸爸新买了一辆自行车，可才装了把手爸爸就喊我：“儿子，来帮我看一
下！”我跑过去一看，爸爸正皱着眉头看自行车的说明书呢……
使用说明：
1、本轮胎如安装在前轮，安全行驶路程5千公里；本轮胎如安装在后轮，安全
行驶路程3千公里。

2、请在安全行驶路程内报废轮胎。

3、轮胎规格相同，均为22英寸。

4、…………
爸爸举起一个轮胎：“太可惜了，自行车行驶3千公里后，后胎报废了，前胎还能继续使用……对了，你想想看，怎样才能使这对轮胎行驶时间最长（不换轮胎）？”我想了想：“自行车行驶3千公里后，可以把前后轮胎调换使用，最后一起报废，就能使这对轮胎行驶时间最长。

”
“那要行驶多少路程时将前后轮胎调换，才能使这对轮胎行驶时间最长？”
我又想了起来：“设x㎞后，互换前后轮胎，致使两只轮胎同时报废，就能使这对轮胎行驶时间最长。

因此，前轮胎还可以行驶（5000-x）千米，后轮胎还可以行驶（3000-x）千米，当前后轮胎互换后，还可行驶，就可以列方程：“3/5（5000-x）=5/3（3000-x）解得x=1875千米，也就是说，当自行车行驶1875千米时将前后轮胎调换，还可以行驶（5000-1875）×3/5=1875（千米），所以说这辆自行车最多能行驶1875+1875=3750千米。

”
“不过，这题还有另一种方法，你会吗？”
我早有准备，胸有成竹地说：“还可以用类似工程问题的解法，设安装在自行车上的一对轮胎最多可以行驶x㎞，那么自行车每行1㎞，前轮胎磨损1/5000，后轮胎磨损1/3000，当两个轮胎磨损之和为单位‘1’时，前后轮胎互换，当两个轮胎磨损之和为单位‘2’时，两只轮胎同时报废，就是自行车行驶路程最多的方法。

由此可以列方程：5000/x +3000/x="2，x=3750，也就是这辆自行车最多能行驶3750千米。

”。