自行车前后轮摩擦力
分析自行车上的摩擦力
分析自行车上的摩擦力作者：鲁明来源：《初中生世界·八年级物理版》2013年第03期摩擦力是一种常见的力，当两物体相互接触，相互挤压，并做相对运动或者有相对运动趋势时，在接触面会产生一种阻碍相对运动的力，这个力叫摩擦力.在日常生活和生产活动中，有些摩擦是有利的，有些摩擦是有害的.我们总是要增大有益摩擦，减小有害摩擦.下面就以自行车为例来加深对摩擦力的认识.一、自行车上的有益摩擦和有害摩擦自行车上的静摩擦都是有益的.各部件的固定和安装都要用到螺丝和螺帽，必须要把它们旋紧，主要目的就是增大部件之间的摩擦力.如前叉和龙头的固定、连接鞍座在车架上固定、前后轮在车架上固定、脚蹬在曲柄链轮上固定等；后轮胎和地面的摩擦也是静摩擦，因为它是驱使自行车前进的力，所以它也是有益的摩擦力；刹车时刹皮和车轮之间的摩擦能有效地控制车子的行进，所以它也是有益的.自行车上的动摩擦都是有害的.如中轴、前车轴、后车轴、前叉合件、脚踏轴等部件，同时包括刹车把手，它们在转动过程中极易使部件磨损，造成传动或转动障碍，所以它们之间的摩擦是有害的.二、自行车上增大有益摩擦和减小有害摩擦的部位和方法1.自行车的种类很多，不管是哪种自行车，增大和减小摩擦的方法都差不多.自行车上增大有益摩擦的方法有两种：一是增加接触面的粗糙程度来增大摩擦；二是用增大压力的方法来增大摩擦.（1）在自行车上有很多部位都是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的，具体见下表.（2）自行车也有一些地方是采用增大压力的方法来增大摩擦的，具体见下表.2.自行车上减少有害摩擦的方法有两种：一是利用滚动摩擦代替滑动摩擦来减少摩擦；二是给某些部件加润滑剂来减少摩擦.（1）以滚动摩擦代替滑动摩擦的部位和方法见下表.（2）自行车上也有通过给某些部件加润滑剂的方法来减少摩擦的，比如在链条和轴承处.三、车轮所受的摩擦力方向1.脚蹬自行车启动时车轮所受的摩擦力方向如果问自行车是怎样前进的？很多同学都会说这个问题太简单了，“因为人用力蹬，所以车向前进”.实际上如果找一辆可以三点支撑的自行车（如图1），支起它的后撑脚，用手摇动脚踏使后轮转动起来，发现自行车是丝毫不前进的.所以自行车后轮还必须与地面接触才能前进.那为什么后轮着地时蹬车车就能前进呢？当我们骑在自行车上时，由于人和自行车对地面有压力，轮胎和地面之间不光滑，因此自行车与路面之间有摩擦力.那么这个摩擦力的方向是什么呢？这里结合图示加以受力分析.首先，当脚对脚蹬施加向下的作用力F时，链条带动飞轮向前（本文中是以向右为前，向左为后）转动，从而带动后轮沿顺时针方向转动，如图2箭头所示.此时后轮相对于地面有向后的运动趋势，如图3的箭头所示.根据静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势方向相反，所以地面对后轮产生了向前的静摩擦力f，从而推动自行车能够前进，这就是自行车前进的动力，如图4所示.所以我们把自行车的后轮称为主动轮，而把前轮称为从动轮，是“被迫”旋转的，起辅助行驶和辅助平衡的作用.那前轮此时是否受到摩擦力呢？答案是肯定的.因为此时地面对后轮产生了向前的静摩擦力，使自行车向前运动起来，此时前轮相对于地面向前滚动，如图5箭头所示.而且地面又是粗糙的，所以前轮受到了地面的滚动摩擦力.根据摩擦力的方向总是与物体的相对运动方向相反，所以地面对前轮产生的滚动摩擦力f的方向是向后的.如图6的箭头所示.那么前轮所受滚动摩擦力有什么用？是用来阻碍自行车的运动的，其方向与自行车前进方向相反.正是这两个力大小相等、方向相反，所以自行车能够做匀速直线运动.2.当停止踏动脚踏板时车轮所受的摩擦力方向当停止踏动脚踏板时，链条和外套都不旋转，但整辆自行车由于具有惯性仍然保持向前运动的状态，此时前轮和后轮都相对于地面向前运动，如图7箭头所示.因此地面对前轮和后轮都产生向后的滚动摩擦力f，如图8箭头所示.由于摩擦力的方向与物体的相对运动方向相反，根据力可以改变物体的运动状态，所以自行车处于减速状态.3.刹车时车轮所受的摩擦力方向刹车时，刹皮与车圈间的摩擦力属于滑动摩擦力，阻碍后轮沿顺时针转动方向转动.因为接触面所受压力越大，接触面越粗糙，滑动摩擦力就越大.如果此时手握刹车把手压力越大，刹皮对车圈的压力就越大，产生的摩擦力也就越大，后轮就转动得越慢.如果完全刹死，这时后轮与地面之间的摩擦就变为滑动摩擦（原来为滚动摩擦，方向向后），强大的滑动摩擦力f 的方向与自行车前进方向相反（如图9箭头所示），阻碍了自行车的运动，使自行车迅速减速（或迅速停止运动）.4.人通过走路推动自行车行驶时车轮所受的摩擦力方向当人们在地上推自行车前进时，前轮和后轮的摩擦力方向都向后.示意图如图8所示.那谁和这两个力平衡呢？脚对地面向前的摩擦力.通过对自行车上的摩擦现象的再认识，我们不但进一步巩固了物理知识，而且能够和实际生活相联系，运用已有知识分析、解决问题，体会到物理知识和社会生活有着密切的联系.。
身边的力学——自行车前进中的系列摩擦力分析
车 的曲拐 、 牙盘 、 链条 、 飞轮 传 递 给后 轮 ， 它 使后
轮 有 向顺 时 针方 向转 动 的趋 势 。 即如 图 １所示 ， 若 取地 面为参 照 物 ， 后轮（ 主动 轮 ） 与地 在 Ａ处 接 触， 当在 、 作 用下 ， 后 轮 Ａ点 对地 有 向后运 动 的趋势 因此 ． 地面 施于后 轮 着地 点 的摩擦 力 是静 摩擦 力 ，且 的方 向向前 。 自行 车 在行 驶 时， 消耗人 体体力 ． 传 给驱动 轮而产 生牵 引力 。这 个 牵 引力 与行 驶 的总 阻力 相 等时 ， 自行车 能保 持
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ８ 一 ｌ １
作者简介 ： 朱 爱 国（ １ ９ ８ ２ 一 ） ， 男， 安 徽 安 庆人 。巢 湖学 院 电子 程 与 电气 自动 化 学 院讲 师 ， 硕 士 。研 究 方 向 ： 大学 物理 、 物 理
实 验 的研 究 与 教 学 。
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托起 所产 生 的效 果是 一 样 的。 实际上 ， 地 面是粗
糙的 ， 车 轮 外 胎上 又 刻有 花纹摩擦 力 的作 用 ， 它对 轮轴 心产 生 逆时针 方 向的转矩 ， 来 抵御 人 的 动力 对后 轮轴 心 所产 生 的顺 时针方 向的转 矩 。 使 自行 车 向前加 速 。所 以说 就是 自行车行 驶 的牵 引力 。
地点 的静摩 擦力 ． 在 自行 车 行驶 中 ． 充 当了 “ 二
道贩 子 ” 的角色 ． 它 一 手从 人 体取 得 能量 ， 另 一手 就将 能 量传 递 给 自行 车质 心 ． 使 自行 车 整体 运动 的动 能增 加 。因此 ， 牵 引力 只起 “ 转手倒 卖 ” 的作 用， 它本 身并 不 作 功 。 自行 车 整体 运 动 的动 能增 加， 归 根结 底 ， 是 以消耗人 体体 力为 代价 的 。 那 么 ，地 面施 于前 轮着 地点 Ｂ的静 摩擦 力 又起 什 么作 用 呢？ 由于前 轮本 身虽 没 有转 矩 ， 却 还有 轴 承 内部摩 擦 的 阻力矩 ， 如果 没有 静 摩擦 力 的作 用 ， 则 前 轮 只 能 跟 着 车 架 向 前 滑行 ， 只是 因为有 着 向后 的 作 用 ， 才使 前 轮转 动起 来 。 虽 然是 前进 的阻力 。 它 的大小 是 由轴 承 内部 的 阻力 矩决 定 的 ， 但 正 因为 的存 在 ， 使前 轮 避免 了拖滑 式 的摩损 。尤其 是 当前 轮 碰 到石 子等 阻 碍物 时 ， 摩擦力 将 起 着使 车轮 向上 越 过障 碍物 的有 益作
自行车中的物理知识
自行车与物理自行车是一种简便的交通工具，从它的构造和使用过程中，可发现许多与物理有关的知识。
现总结如下以方便学习：一、力学知识1．摩擦方面（1）自行车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹，并且使用摩擦大的材料，增大摩擦力。
（2）车轴处经常上一些润滑油，以减小接触面粗糙程度，来减小摩擦力。
（3）所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，来减小摩擦。
（4）刹车时，用力捏紧车闸，以增大刹车块与车圈之间的压力，从而增大摩擦力。
（5）紧蹬自行车前进时，后轮受到的摩擦力方向向前，是自行车前进的动力，前轮受到的摩擦力方向向后，是自行车前进的阻力；自行车靠惯性前进时，前后轮受到的摩擦力方向均向后，这两个力均是自行车前进的阻力。
2．简单机械（1）自行车刹车手闸是一个省力杠杆，车后坐的载物夹也是杠杆。
脚踏和中轴大齿轮组成一个省力轮轴，后轮上小齿轮和后轮组成一个费力轮轴。
车把和前叉也构成省力轮轴。
（轮轴知识参考课本，了解即可）（2）自行车上坡走S形路线，相当于增加了斜面的长，可以省力，使上坡更容易。
（功的原理）3．运动方面（1）自行车的速度约为（3-5）m/s。
（2）以树木为参照物，自行车是运动的；以树木为参照物，自行车是向后退的。
4．压强方面（1）一般情况下，充足气的自行车前、后轮胎着地总面积大约为S＝100cm2，当一普通的成年人骑自行车前进时，自行车对地面的压力大约为F＝（600N+250N）＝850N，可以计算出自行车对地面的压强约为8.5×104Pa。
（2）自行车的车座较宽大，可以增大人与车座的接触面积，减小对人的压强，人骑座时感到舒服。
（3）在车轴拧螺母处要加一个垫圈，来增大受力面积，以减小压强。
（4）自行车的脚踏板做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对脚的压强。
（5）自行车的内胎要充够足量的气体，在气体的体积、温度一定时，气体的质量越大，压强越大。
5．惯性方面（1）当人骑自行车前进时，停止蹬自行车后，自行车仍然前进，是由于它具有惯性。
中考物理自行车上的物理知识
自行车上的物理知识一.自行车上的摩擦知识1.自行车外胎有花纹摩擦力的大小跟两个因素有关：压力的大小和接触面的粗糙程度。
压力越大，接触面越粗糙，摩擦力越大。
自行车外胎有凹凸不平的花纹，这是通过增大自行车与地面间的粗糙程度来增大摩擦力，其目的是为了防止自行车打滑。
2.自行车为何能前进力是改变物体运动状态的原因。
自行车向前是依靠后轮与地面之间的摩擦产生的，这个摩擦力的方向是向前的。
前轮的摩擦力是阻碍自行车运动的，其方向与自行车前进方向相反。
正是这两个力大小相等，方向相反，所以自行车作匀速运动。
另外，当人们在地上推自行车前进时，前轮和后轮的摩擦力方向都是向后的。
3.刹车后，自行车停止刹车时，刹车片与钢圈间的摩擦力，会阻碍后轮的转动。
手捏刹车把手的压力越大，刹车片对钢圈的压力就越大，产生的摩擦力也就越大，后轮就转动得越慢。
如果完全刹死，这时后轮与地面之间的滚动摩擦就变为滑动摩擦（原来为滚动摩擦，方向向前），方向向后，阻碍自行车的运动，因此自行车就会停下来了。
4.自行车装钢珠的作用在自行车的前轴、中轴、后轴、车把转动处和脚蹬转动处等地方，都装有钢珠。
用滚动代替滑动就可以大大减小摩擦力，因此要在自行车转动的地方安装钢珠，并加上润滑油，使接触面彼此分离，这样就可以使摩擦力变得更小，骑车时就更轻松省力。
二.自行车上的杠杆、轮轴知识1.自行车上的杠杆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龙头，从而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.自行车上的轮轴a. 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）。
三.自行车上的气压知识1.自行车内胎充气早期的各种轮子都是木轮、铁轮，颠簸不已。
浅析自行车行进过程中的摩擦力
浅析自行车行进过程中的摩擦力作者：唐浩然来源：《科技风》2018年第01期摘要：本文对自行车行进过程中的摩擦力进行了分析；首先对自行车行进过程中整体受到的摩擦力进行了分析，之后分别详尽解析了后车轮和前车轮在行进过程中摩擦力所起到的作用；结果表明前轮摩擦力主要为阻力，后轮摩擦力相当于牵引力，可以将骑行者的体能转化为动能。
关键词：摩擦力分析；转动力矩；自行车中图分类号：O31 文献标识码：A高中物理知识中，力学知识和运动学知识可以被广泛用于日常生活问题的分析中。
实际生活中，物体在运动时不可避免的会在接触面上产生摩擦力，人们往往存在一种误解認为摩擦力总是作为阻力出现的，然而实际情况并非如此[1]。
自行车作为一种常见的代步工具，具有绿色无污染、方便快捷、不受城市路况限制等特点，因此受到了人们的普遍欢迎，自行车行进过程中会受到地面的摩擦力，但自行车前、后车轮的摩擦力所起到的作用是不同的[2]。
本文对自行车行进过程中的摩擦力进行了简要分析，在整体分析自行车摩擦力的基础上，分别对前后轮摩擦力所起的作用进行了阐述。
1 自行车行进时摩擦力的整体分析自行车与地面的接触点位于前轮和后轮上，在启动和行进中必然与地面之间产生摩擦力。
骑行者骑行时，通过脚蹬和车链条将力传导至后轮，后轮在F1和F2的共同作用下，相对于地面有了顺时针转动的趋势。
以地面为参照物，后轮与地面接触点A存在向后运动的趋势，那么后轮胎就会受到地面给它的向前的摩擦力fA。
可以看出后轮是自行车的主动轮。
与后轮相对，前轮作为自行车的从动轮，在主动轮产生的牵引力F作用下向前运动。
前轮与地面的接触点B相对于地面向前运动，因此后轮上产生的摩擦力fB方向向后。
可以看出自行车在行进过程中主要在前轮和后轮上与地面产生摩擦力，然而这两个摩擦力的作用不同。
对于后轮来说，如果地面光滑，后轮就会产生打滑现象，也就是说后轮在骑行者施加力时原地顺时针旋转。
而现实情况是地面存在一定的摩擦系数，fA会在后轮轴上产生一个旋转力矩，方向为逆时针旋转，这个旋转力矩的作用是骑行者施加于后轮轮轴的旋转力矩，这个力矩的方向是顺时针的，也就是说fA产生的力矩和骑行者施加的力矩共同作用，使得自行车运动，fA是自行车行进的牵引力。
试论对自行车前后轮受摩擦力方向的研究
３ ２・
科 技 论 坛
试 论对 自行车前后轮受摩擦 力方 向的研 究
熊 思 达
（ 湖南省邵阳市第一中学， 湖南 邵 阳 在研 究性学习课 中， 我在老师指 导下进行 了对 自行车前后轮 受地 面摩擦 力方向的 实验研 究 ， 经过反 复的 实验探 索和思考 ， 我 总结 出六种 有趣有效 的判 断方法 ， 并 充分认识到摩擦 力方向与相对运动 方向或相对运动趋势方 向相反。 关键词 ： 自行车 ； 车轮 ； 摩擦 力 自行 车能前进靠 的是地面的摩擦力 。 我们要 了解 自行车 的运动 原理 ， 首先就要 了解 当我们 骑 自行车沿直线 正常前进 时 ， 地 面对车 轮的摩擦力情况 。用 怎样 的方法 ， 能够判断出地面对车前后轮 的摩 擦力方 向呢？ 在研究性学 习课 中 ， 我们 以此为课 题进行 了多次实验 研究。以下 是我们 总结 出的几种实验判断方法 ， 非常有趣和有效。
１ 打 滑 判 断 法
前轮
后 轮
寒冷的冬天 ， 让 自行车行驶 在冰面上 ， 由于冰的表 面很 光滑 ， 车 难 以向前运动 ， 而 只是在原地打滑 ， 我们发现 车倾倒 之前 ， 只有后轮 在原地打 滑 ， 而前 轮并 不旋转打滑 。可见 ， 后 轮是主动 向后 “ 蹭” 地 面， 所 以地面对后轮的摩擦力方 向是 向前 ； 而前轮 ， 除非 当 自行车 向 伏倒 的方 向， 就能表 明毛刷受摩擦力 的方 向。 设想 自行车前 、 后 轮表 长” 满一圈短短 的绒毛 ， 那 么这些 绒毛在地面摩擦力作用下会倒 前运 动时地面会“ 主动” 去“ 蹭” 前轮 ， 才能使 它转 动 ， 可以看 出地 面 面“ 对前轮的摩擦力向后。 向哪个方 向呢？ 可想 而知 ， 前轮上一 圈毛倒伏方 向与后 轮上一 圈毛 ２“ 沙中受阻” 判断法 倒伏方 向相反 ， 如图 １ 所示 。 让一个同学骑 自行车在操 场上 的跳 远沙 坑中行驶 ， 由于沙较深 实验结果是否与 图 １ 相符呢？（ 本 文为叙述方便 ， 将后 轮的毛倒 （ 约１ ５ ｃ ｍ） ， 车轮会陷入沙 中使行 车困难 ， 当车停止 向前运动 以后 ， 伏方 向称 为顺 时针方 向 ， 前 轮的毛倒伏方 向称 为逆 时针方 向。） 由于骑车人继续奋力蹬车 ， 旋转 的后轮使它底下 的沙子 不断向后 甩 ５ ． １ 我们用万能胶将两 小块毛皮都按顺 时针的毛方 向分别 粘牢 出， 可见后轮对地 面的摩擦力方 向是 向后 的， 根据牛顿第三定律 ， 当 在 自行车前 、 后轮上。 经过骑一段路程后发 现 ， 后轮顺 时针的毛依然 然地 面对后轮 的摩擦力方向是向前 的。 服帖 ， 而前轮上原来顺 时针的毛显出不那 么服 帖。 我们还观察到 ， 车受阻后 ， 前轮并不转动 ， 可见 它的情况 与后 轮 ５ ． ２我们用万能胶将两 小块毛皮都按逆 时针的毛方 向分别 粘牢 不一样 ： 自行车行驶 时 ， 前轮受到地面给它的摩擦力方 向是 向后 。 在 自行车前 、 后轮上 。 经过骑一段路程后发现 ， 这次是前轮逆时针 的 ３“ 胶布卷边” 判 断 法 毛依 然服 帖 ， 而后轮上原来逆时针的毛显 出不那么服 帖。 在 车的前 、 后 橡胶轮胎外侧 （ 轮胎上 能够反复接触 到地 面的部 两次实验结果印证 了设想 的图 １的结 果 ，说 明了 自行车前 、 后 位） 各牢牢贴上一块医用胶 布 ， 在 自行车向前行驶一段路程后 ， 我们 轮受到地面摩擦力方 向分别是 向后和 向前 。 检查胶布 ， 发现后轮所贴 胶布是先挨地 的一 端起 了卷边 ， 而前 轮所 ６“ 主动、 从动轮” 直接 判 断 法 贴胶 布是后挨地的一端起了卷边。可以想到 ， 因为地 面对后 轮具 有 观察普通 的 自行 车 ，后轮胎 是主动 轮 （ 它与 踏板轴 的链 条连 方 向 向前 的摩擦力 ， 对前 轮具 有方 向向后 的摩擦 力 ， 所 以才有 这样 接 ） ， 是能 “ 主动 ” 旋转 的轮子 ， 是使得 自行 车前 进的 “ 动力之源 ” ： 而 的结果 。 前轮是从动轮 ， 是“ 被迫 ” 旋转的 ， 起辅助行驶和辅助平衡 的作用 。 主 ４“ 杂技联想” 判断法 动轮受地面摩擦力方向是与车运 动方 向相 同（ 向前 ） ， 从动轮受地面 杂技 高手可 以使前 轮腾 空 ， 只靠 后轮着地 向前行驶 ， 只要 他一 摩擦力方向是 与车运动方 向相反 （ 向后 ） 。 直踩 踏板 ， 车就会一直向前 ， 甚至可以加速 ， 可见地面对后轮 的摩擦 以上六种 方法 ， 是我 们在开展 研究性 活动课 中 ， 通 过 自己观察 力是向前 。 但是如果换成后轮腾空 、 前轮着地行驶 ， 即使他一直踩踏 实验得出来的 。 用类 似的方法 ， 我们还研究了汽车行驶时前 、 后轮受 板， 自行车也会慢慢地停下 ， 可见地面对前轮的摩擦力是 向后 。 地面摩擦力的方向 ， 人行走时前 、 后脚受地面摩擦力 的方 向等 等 ， 充 在这里要注意 ， 因为踏板轴链 条是与后轮轴 连接 的 ， 所 以有这 分认识到摩擦力方 向与相对运动 或相对运动趋势方 向相反 。 开展研 两种不同情况 。 究性学 习 ， 既有 趣又有效 ， 同学们开 动脑 筋 ， 思维活跃 ， 比坐 在教室 ５车轮“ 长” 毛 设 想 法 里光是听老师讲效果要好得多 ， 我们 的思维 能力 和创新能力得到很 如果将软 毛的刷子有毛 的一 面朝 下 ， 在 桌面上拖 动 ， 那 么软毛 大 的提高 。 为０ ． ６ ３ ９ ８ ， 在峰值 出现的时间上 ， Ｏ ， 和Ｃ Ｏ基本一致。 研究表 明地面 ［ １ 】 秦瑜． 大气化 学基础【 Ｍ ］ ． 北京： 气象 出版社 ， ２ ０ ０ ３ ： ８ ５ — ８ ６ ． Ｏ ， 浓度及其变化主要取决于前体物 Ｃ Ｏ的光化学反应过程。 本文 的 ［ ２ 】 唐 孝炎． 大气环境化 学［ Ｍ 】 ． ｊ 匕 京：高等教育 出版社 ， ２ ０ ０ ６ ： ２ ２ １ — ２ ３ １ ． 监测数据和分析的结果表明 ， Ｏ ， 浓度的 日变化规律与 Ｃ Ｏ等前体物 ［ ３ 】 王明星． 大气化 学【 Ｍ】 ． 北京：气象出版社 ， １ ９ ９ ９ ： ３ ６ ０ — ３ ６ ８ ． 的浓度的 日变化规律密切相关 。 【 ４ 】 《 环境空气质量标 准） （ Ｇ Ｂ ３ ０ ９ ５ — ２ ０ １ ２ ） ．
很多高中生都还没搞明白，自行车前后轮的摩擦力方向，你懂吗？
事实上这是一个初中物理题答案很容易得出因为骑自行车的时候是后轮驱动所以是后轮提供动力所以后轮摩擦力必然向前
很多高中生都还没搞明白，自行车前后轮的摩擦力方向，你懂吗？
现在大街上共享单车随处可见，那我们骑自行车的时候，前后轮的摩擦力向哪个方向呢？
事实上这是一个是后轮驱动，所以是后轮提供动力，所以后轮摩擦力必然向前。而前轮在向前滚动的时候受到的是摩擦阻力，所以摩擦力方向向后，如下图所示。
自行车前后轮所受摩擦力的方向
自行车前后轮所受摩擦力的方向作者：李志庄来源：《初中生世界·初二物理》2008年第04期同学们，当你骑自行车在大道上行驶时，你是否考虑过身下两轮上所受地面摩擦力的方向是否相同呢?可从下面三个角度回答这个问题.(1)从摩擦力的作用看摩擦力总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势.如图1所示，当你用力蹬车时，后轮是主动轮，后轮与地面接触的Ａ点相对于地面有向后运动的趋势，所以地面给它的摩擦力方向是向前的.此力是静摩擦力，是使自行车前进的动力.而前轮则就不同了，前轮是从动轮.当后轮滚动使车身向前运动时，前轮的轴与车身连在一起，轴必定受到车身向前的推力作用，前轮跟地面接触的B点随车身一起都有向前运动的趋势，所以，前轮受的摩擦力是向后的，是滚动摩擦力，是自行车前进的阻力.(2)从力的作用的相互性看如图2所示，你看过这种情形吗?自行车在泥泞的地面行走时，你有时会觉得脚蹬得很快，车却行走很慢甚至不走.而水和泥沙被后轮甩向后方，说明后轮对地面的作用力是向后的.由于力的作用是相互的，因而，地面对后轮的作用力是向前的.(3)从力的作用效果看当用力蹬自行车悬空的后轮时，只见后轮快速旋转而自行车并不行走.由此可确信改变自行车的静止状态而使自行车向前行走的力，是地面施加给后轮的，因而后轮受到的摩擦力是向前的.由上面的分析知，当自行车在受到脚的蹬力运动时，前后轮所受摩擦力的方向是不同的.后轮所受摩擦力是动力，是我们需要的；而前轮所受摩擦力虽为阻力，但对人们也是必需的.我们就是通过控制车把而改变此力的方向，从而改变自行车的运动方向的；否则，自行车将因“勇往直前”而不能改变前进方向.当然，如果自行车开始运动后，人不再用力时，前后轮均变成了从动轮，此时前轮和后轮受的摩擦力均向后了.同学们也应知道，对于汽车这样的机动车，其情形与自行车相同.机动车主动轮与地面之间的静摩擦力就是人们常说的牵引力，且静摩擦力的大小随主动轮随地面之间相对运动趋势的增大而增大，同样情况下，最大静摩擦力大于滚动摩擦力.因而，司机可根据需要，通过控制系统使动力大于、等于或小于阻力，即实现机动车辆的加速与减速，再加上方向盘的作用，这些车辆能够实现“如意行”了.通过学习，同学们要破除“摩擦力总是有害”的观念.事实上，离开了摩擦力，我们有包括衣食住行在内的很多事情都不能做.我们应该认真探究、学习摩擦力的知识，知道增大有益摩擦和减小有害摩擦的方法，才能更好地利用摩擦力或更有效地防止摩擦力给我们带来的危害.注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
物理学谈自行车上的摩擦力
物理学谈自行车上的摩擦力作者：李桂花文章来源：数理化研究摘要:自行车是人们最常见的交通工具,自行车在前进过程中前轮受滚动摩擦力,方向向后;后轮受向前的静摩擦力,它们和空气阻力等一起使自行车保持或改变运动状态。
关键词:自行车;接地点;相对运动;摩擦力自行车是城乡最常见的交通工具,在高度的发达的大城市,自行车也被用于健身和休闲。
那么自行车是靠什么向前运动的呢?有人说靠脚蹬,我们把自行车当做一个质点,脚蹬只是使轮子转动,为什么整个自行车向前运动呢?实际上在用力蹬的时候,自行车只所以能向前运动是摩擦力起作用的缘故。
先假设整车原地不动,当人们用力蹬车时,脚蹬子带动轮盘一起转动,然后通过链条传递给后车轮,后轮变开始转动,这时后轮胎的接地点要相对于地面向后运动。
假若自行车跟地面没摩擦,或者说摩擦力等于零。
那么它就只能在原地转动,就像汽,这种情况我们大都见过。
车后轮打滑时汽车不能前进一样而正常情况下,车胎接地点与地面之间不可能无摩擦,当人用力蹬车时,轮胎要转动,使接地点有相对于地面向后发生相对运动的趋势,这时,轮胎接地点受到地面所提供的向前的摩擦力,正常情况下自行车后胎接地点与地面之间只有发生相对运动的趋势而不会发生相对滑动,因此车胎受到的是静摩擦力。
如图:前轮在整车前进的过程中,是在地面上被动滚动的,就如同一个圆木在平面上滚动一样,受到的是跟相对运动方向相反的滚动摩擦,即方向向后的滚动摩擦力,它的作用是阻碍整车向前运动。
如果是刚起步,则力F大于前轮的摩擦力和所有阻力之和,车子做加速运动,在平稳的匀速运动状态中,则力F等于前轮的摩擦力和所有阻力之和。
还应该明确: ①摩擦力是成对出现的,在轮胎接地点受到向前的,也给了地面一个向后的力,二者是一对作用力和反静摩擦力的同时作用力,只是地球质量太大了,受这么点儿的力不会有明显的运动状态的改变,并且地面受的这种力因数量多而方向各不同,也就相互抵消了,前轮也一样。
在自行车匀速运动的时候,人仍在用力蹬车。
自行车增大摩擦力和减小摩擦力的方法
自行车增大摩擦力和减小摩擦力的方法以自行车增大摩擦力和减小摩擦力的方法为题，本文将从多个方面探讨如何实现这两个目标。
一、增大摩擦力的方法：1. 更换胎面：选择具有较粗糙纹路的胎面可以增大与地面的摩擦力。
这样可以提高自行车在湿滑或不平坦的路面上的抓地力。
2. 胎压调整：适当增加胎压可以增大轮胎与地面接触的面积，从而增加摩擦力。
但过高的胎压也会影响骑行的舒适性和操控性，因此需要根据不同路况和个人需求进行调整。
3. 使用胎面增加剂：市面上有一些专门的产品可以涂抹在轮胎表面，增加摩擦力。
这些产品通常是胶状的，能够提供更好的抓地力，适用于需要额外摩擦力的骑行场景，如山地骑行或赛车。
4. 调整骑行姿势：在骑行时，身体的位置和重心分布也会影响摩擦力。
保持身体稳定，尽量使重心向前倾斜，可以增加轮胎与地面的贴合度，提高摩擦力。
二、减小摩擦力的方法：1. 使用光滑胎面：选择胎面纹路较浅或几乎没有纹路的胎面可以减小与地面的摩擦力。
这种胎面适用于平滑的道路，能够减少骑行时的阻力，提高速度。
2. 减少轮胎接地面积：适当降低胎压或选择宽度较窄的轮胎，可以减小轮胎与地面接触的面积，减少摩擦力。
这种方式适用于需要追求速度和灵活性的骑行，如公路骑行或竞速。
3. 使用润滑剂：在链条、齿轮和其他摩擦部件上使用润滑剂可以减小摩擦力，提高骑行效率。
润滑剂能够降低摩擦产生的热量和能量损失，使骑行更加顺畅。
4. 减少空气阻力：空气阻力是骑行中最主要的阻力来源之一。
选择流线型的车架和零部件，减少悬挂物的使用，穿着合适的骑行服装等，可以减小空气阻力，提高骑行速度。
想要增大摩擦力可以通过更换胎面、调整胎压、使用胎面增加剂和调整骑行姿势等方法实现；想要减小摩擦力可以选择光滑胎面、减少轮胎接地面积、使用润滑剂和减少空气阻力等方法来实现。
根据不同的骑行需求和路况，合理选择合适的方法，可以提升骑行效果和体验。
自行车上的摩擦力研究报告
自行车上的摩擦力研究报告自行车上的摩擦力研究报告上学期我们在物理上学习了摩擦力的有关知识。
认识了摩擦力，探究了影响滑动摩擦力大小有两个因素，并知道增加有益摩擦和减小有害摩擦的方法。
摩擦力通常分为滑动摩擦、滚动摩擦和静摩擦几种。
滑动摩擦力是一个物体在另一个物体表面滑动时，所受到的阻碍物体相对运动的力。
影响滑动摩擦力大小有两个因素： 1. 摩擦力的大小与接触面间的压力大小有关，接触面粗糙程度一定时，压力越大摩擦力越大。
2. 摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关，压力一定时，接触面越粗糙，摩擦力越大。
在日常生活中和生产活动中，有些摩擦是有利的，有些摩擦是有害的。
我们总是要增大有益的摩擦，减小有害摩擦。
增大有益摩擦的方法有两种：1增加接触面的粗糙程度来增大摩擦；2、用增大压力的方法来增大摩擦。
减小有害摩擦的方法有多种：1、减小接触面的粗糙程度来减小摩擦；2、用减小压力的方法来减小摩擦；3、利用滚动摩擦来减少摩擦；4、给某些部件加润滑剂；5使两个接触面彼此分开，如：气垫船、磁悬浮列车都是利用这种方法减小摩擦的。
生活中到处都有摩擦力，为了进一步了解摩擦力，锻炼自己理论联系实际能力，了解物理与实际生活的联系，我们对结构比较简单，应用比较广泛的自行车进行了研究。
研究方式：1、查阅教材进一部熟悉有关摩擦力的知识。
2、拆卸、观察自行车的结构。
找出与摩擦力有关的部分。
3、询问老师、家长和修车师傅有关自行车的一些问题。
4、亲自去骑不同类型的自行车，具体体会它的不同之处。
5、利用网络资源收集有关自行车的资料。
6、分组分析讨论，大家合作，形成实验报告。
研究内容：一、自行车上增大有益摩擦，减小有害摩擦的方法自行车的种类很多，不管是哪种自行车，增大和减小摩擦的方法都差不多。
自行车上增大有益摩擦的方法大抵有两种：1增加接触面的粗糙程度来增大摩擦；2、用增大压力的方法来增大摩擦。
自行车很多地方都采用了第一种方法来增大摩擦-----增加接触面的粗糙程度来增大摩擦的.例如：图1：自行车的把手做成有花纹的图2：自行车的踏脚有花纹图3：轮胎做有花纹自行车也有一些地方是采用第二种方法---增大压力的方法来增大摩擦，如：自行车上用来固定零件的螺丝和螺帽必须要悬紧，以增大压力，增大摩擦力，防止螺帽脱落（如图4）。
自行车上的物理知识
自行车上的物理知识自行车上的力学知识高二,12,班课题研究小组一、摩擦方面(1)自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹，增大接触面粗糙程度，增大摩擦力。
(2)车轴处经常上一些润滑油，以减小接触面粗糙程度，来减小摩擦力。
(3)所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，来减小摩擦，转动方便。
(4)刹车时，需要纂紧刹车把，以增大刹车块与车圈之间的压力，从而增大摩擦力。
(5)紧蹬自行车前进时，后轮受到的摩擦力方向向前，是自行车前进的动力，前轮受到的摩擦力方向向后，是自行车前进的阻力,自行车靠惯性前进时，前后轮受到的摩擦力方向均向后，这两个力均是自行车前进的阻力。
二、压强方面(1)一般情况下，充足气的自行车轮胎着地面积大约为S=2×10Cm×5cm=100×cm2，当一个普通的成年人骑自行车前进时，自行车对地面的压力大约为F=(500N+150N)=650N，可以计算出自行车对地面的压强为6.5×104Pa。
(2)在车轴拧螺母处要加一个垫圈，来增大受力面积，以减小压强。
(3)自行车的脚踏板做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对脚的压强。
(4)自行车的内胎要充够足量的气体，在气体的体积、温度一定时，气体的质量越大，压强越大。
(5)自行车的车座做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对身体的压强。
三、轮轴方面(1)自行车的车把相当于一个轮轴，车把相当于轮，前轴为轴，是一个省力杠杆。
(2)自行车的脚踏板与中轴也相当于一个轮轴，实质为一个省力杠杆。
(3)自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴。
四、杠杆方面自行车的刹车把相当于一个省力杠杆,五、惯性方面(1)当人骑自行车前进时，停止蹬自行车后，自行车仍然向前走，是由于它有惯性。
(2)当人骑自行车前进时，若遇到紧急情况，一般情况下要先捏紧后刹车，然后再捏紧前刹车，或者前后一起捏紧，这样做是为了防止人由于惯性而向前飞出去。
自行车中的摩擦力系统
自行车中的摩擦力众所周知，中国是世界上自行车拥有量最多的国家，是公认的“自行车王国”。
作为一种最普及最方便的代步工具，它与我们的生活息息相关。
大家与自行车结下了不解之缘。
常见的自行车有许多种：像山地车、跑车、公主车、淑女车，等等。
说起骑车，或许我们都会，但要系统、详尽地解释其中的摩擦力知识，未必人人都能够做到。
为了明确这些问题，来研究一下自行车中的摩擦力。
摩擦力就是接触阻碍或帮助物体运动的力。
它是一种接触的力，它的大小与接触面压力的大小和接触面的粗糙程度有关，它包括静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦。
摩擦力是非常重要的。
如果没有了摩擦力，别说人骑车时手脚经常从把手和脚踏上滑下来，自行车刹车失灵，一旦行驶就停不下来等，就算你要把自行车的零件拼装一辆完整的自行车也很难：因为自行车各部件的组合，都需要用螺丝、螺帽来固定，而没有了摩擦力，螺丝、螺帽就无法去固定那些零件了，因而也就无法用那些零件来拼装成完整的自行车了。
（一）、认识一下摩擦其实，摩擦力就好象一把双面刀，摩擦产生的影响既有好也有坏。
自行车上运动部分都有摩擦，它既磨损自行车上部件，又浪费大量能量，而且由于摩擦会使自行车局部温度升高，会降低自行车的精度。
可是摩擦也是生活中所需的。
很难想象，没有摩擦自然界会是什么情况，就连我自己也不敢想是怎样推着自行车的，车轮是怎么滚动的，这一切都依赖于摩擦才可进行的。
其中自行车刹车是有益摩擦，它是通过刹车皮压在钢边上产生摩擦，使自行车车轮停下，如果没有了它，自行车一直这样运动下去，还真不知道有什么可怕的事产生。
所以我们应巧用摩擦，善用摩擦。
自行车上减少摩擦的方法大抵也有两种：1、利用滚动摩擦来减少摩擦；2、给某些部件加润滑剂来减少摩擦。
(1)自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹，增大接触面粗糙程度，增大摩擦力。
(2)车轴处经常上一些润滑油，以减小接触面粗糙程度，来减小摩擦力。
(3)所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，来减小摩擦，转动方便。
自行车上的物理知识
自行车上的物理知识自行车是我们日常生活中一种普遍的交通工具，它结构简单，方便实用，在其中涉及到很多物理知识，包括杠杆、轮轴、摩擦、压强、能量的转化等力学、热学及光学知识，下面具体来分析一下。
一、摩擦知识（一）自行车的启动和行驶：摩擦力制动。
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。
（二）刹车：摩檫力驻停。
刹车时，闸皮与车圈间的摩擦力，会阻碍车轮的转动。
手的用力越大，闸皮对车圈的压力越大。
产生的摩擦力也就越大，车轮就转动的越慢。
如果完全刹死，这时车轮与地面之间的摩擦就变为滑动摩擦力（原来为滚动摩擦，方向向前），方向向后，阻碍了自行车的运动，因此就停下来了。
（三）钢珠：减小摩檫力。
在自行车的前轴、中轴、后轴、车把转动处，脚蹬处等地方，都安有钢珠。
人们骑自行车总是希望轻松、灵活、省力。
而用滚动代替滑动就可以大大减小摩擦力，因此要在自行车转动的地方安装钢珠，我们可以经常加润滑油，使接触面彼此离开，这样就可以使摩擦力变得更小。
（四）外胎花纹：摩檫力防滑。
摩擦力的大小跟两个因素有关：压力的大小，接触面的粗糙程度。
接触面粗糙程度一定时，压力越大，摩擦力越大；压力一定时，接触面越粗糙，摩擦力越大。
自行车外胎有凸凹不平的花纹，这是通过增大自行车与地面间的粗糙程度，来增大摩擦力的，其目的是为了防止自行车打滑。
二、杠杆知识（一）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。
自行车轮摩擦力原理
自行车轮摩擦力原理今天来聊聊自行车轮摩擦力原理的话题。
大家都骑过自行车吧？不知你们有没有发现这样的有趣现象：当我们骑自行车的时候，前轮和后轮的运动是有些不同的。
比如说，当我们用力蹬踏板时，后轮转得很快，骑车特别轻松。
但是呢，要是把自行车的支撑脚架起来，空转后轮，却得费不少力气才能让它快速转动，而且转一会儿就停了。
这就涉及到自行车轮摩擦力原理了。
自行车的后轮是驱动轮。
打个比方吧，这后轮就像是汽车的发动机在推着车子走。
当我们蹬踏板的时候，链条带动后轮旋转。
这时候，后轮就开始给地面一个向后的力，就像我们用力向后推东西一样。
根据牛顿第三定律，力的作用是相互的，地面呢，就会给后轮一个向前的力，这个力就是摩擦力。
这个摩擦力可太重要了，要是没有这个摩擦力，后轮就只能空转，自行车根本就不会往前走。
这就好比我们在冰面上走路，如果冰面太滑，摩擦力小，我们就很难向前移动。
而前轮呢，是属于从动轮。
其实它的运动是被迫的。
自行车向前走的时候，整个车身因为后轮的驱动而开始向前移动，这样一来，前轮就好像是被车身拖着走的。
此时，前轮相对地面是向前运动的，那么地面给前轮的摩擦力就是向后的。
这个摩擦力跟前轮比起来，是有点阻碍作用的。
有意思的是，如果我们把自行车推着走而不是骑着，那前后轮的摩擦力情况就不一样啦。
此时，前后轮都是从动轮，摩擦力都是向后的，这和骑着的时候后轮的情况就产生了区别。
说到这里，你可能会问，那如果路面情况不同，摩擦力会不会有很大变化呢？老实说，我一开始也不太明白不同路面到底对自行车轮摩擦力有多少影响。
后来，在查阅资料和试骑各种路面之后发现差别可大了。
比如说，在沙子路上骑车可费劲了，这是因为沙子颗粒之间相互滚动，不能给车轮足够稳定的摩擦力支撑。
就像我们走在一堆球上，总是站不稳容易滑倒。
而在柏油马路上骑车就比较轻松，因为柏油马路比较平整，能给轮胎提供较为稳定和合适的摩擦力。
从这些其实我们能想到很多实用的东西。
知道这个原理后，我们就知道为了能让自行车骑得更顺畅，好的轮胎是很有必要的。
自行车前后轮受摩擦力方向的难点突破
自行车前后轮受摩擦力方向的难点突破自行车前后轮所受的摩擦力是高中物理教学的难点，例如：为什么后轮受到的是静摩擦力？为什么人骑自行车时后轮受到的摩擦力向前，而前轮受摩擦力向后呢?这些问题学生理解起来有一定的困难，我在教学中采取了以下几种方法来突破教学难点。
一、难点突破一如图人骑自行车时，后轮是主动论，后轮在链条带动下运动时，与地面接触点有向后运动趋势，所以受一个向前的摩擦力。
后轮运动推动前轮运动，假设地面光滑，前轮将不能转动。
而向前滑动，所以前轮与地面接触点有向前运动趋势，所受摩擦力的方向是向后的。
类似于人走路，蹬地后就离开地面，所以受到的是静摩擦力。
二、难点突破二（为什么是静摩擦）随着学生的学习深入，学生学习了运动的合成之后，我们可以根据运动的合成的原理分析自行车运动时所受到的摩擦力，方法如下：自行车前进时，车轮既平动又转动，且平动的速度与转动时边缘各点的线速度是相同的，地面A点平动的速度向前，转动的速度向后，因此，对地面的合速度为0，也就是车轮与地面保持相对静止，所以它与地面的摩擦为静摩擦。
vvv三、难点突破三（亲身体验）课堂教学强调学生的体验和探究，在教学中，我们可以让两名同学配合，两名同学一前一后，后面的同学脚蹬地推前面的同学（注意不要推动）然后互换，最后让两名同学交流，学生会有这样的体验：在后面推时感受到地面给脚的力是向前的，在前面时感觉到有往前运动的趋势，教师点拨，后面的人相当于后轮，前面的人相当于前轮。
四、课外探究1、打滑判断法寒冷的冬天，让自行车行驶在冰面上，由于冰的表面很光滑，车难以向前运动，而只是在原地打滑，我们发现车倾倒之前，只有后轮在原地打滑，而前轮并不旋转打滑。
可见，后轮是主动向后“蹭”地面，所以地面对后轮的摩擦力方向是向前；而前轮，除非当自行车向前运动时地面会“主动”去“蹭”前轮，才能使它转动，可以看出地面对前轮的摩擦力向后。
2、“杂技联想’’判断法杂技高手可以使前轮腾空，只靠后轮着地向前行驶，只要他一直踩踏板，车就会一直向前，甚至可以加速，可见地面对后轮的摩擦力是向前。