自行车中的物理知识

自行车中的物理知识
一、教学目标
1、知识与技能：
通过讨论使学生进一步了解与自行车有关的摩擦、杠杆、压强、光、声、能等物理知识。

2、过程与方法：
培养学生勇于讨论的意识。

培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。

3、情感、态度与价值观：
通过小组讨论活动，培养学生团结协作的精神。

让学生体验生活、物理、社会的紧密联系。

培养学生运用物理知识对社会生活中的事物作出自己的评价。

二、设计思路
为了加强这节课的探究性，体现课改精神，这节课我主要安排学生进行分组讨论。

让学生对自行车中的物理知识有一个新的认识，同时培养学生运用物理知识对社会生活中的事物作出自己的评价，积极参于与科学技术有关的社会问题的决策。

三、教学资源
1、学生已有的关于摩擦、杠杆、压强、光、声、能等的知识。

2、自行车、教学课件。

3、《自行车中的物理知识》作者：王敬龙河北省承德市民族师专附属中学
四、教学设计
1、课的引入
从我国是“自行车王国”和学生的代步工具引入。

2、课的进行
先请学生回答预习卷上的问题，你在使用过程中发现的物理知识。

并将他们的回答进行了简单归类（板书：摩擦、杠杆、压强、光、声、能）。

利用自行车和教学课件，让学生进行分类讨论。

初中阶段，可能讨论的方面：摩擦、杠杆、压强、光、声、能等。

学生讨论不到的内容可以提示；超出初中阶段物理知识的首先肯定学生的探究精神，可以课后专门讨论。

再通过课堂练习（见课堂练习）进一步加深对自行车中的物理知识的认识，突出培养学生运用物理知识对社会生活中的事物作出自己的评价，积极参于与科学技术有关的社会问题的决策。

3．课后作业（见课后练习）。

自行车中的物理知识
课前预习:
一、背景资料：自行车起源于欧洲。

1790年发明了将两个轮子装在木马上,用脚蹬地前进的木马轮。

1816年发明了有车把的木轮车。

1839年发明了由曲柄连杆结构驱动后轮的铁制自行车。

1861年法国的米肖父子发明了前轮大、后轮小，前轮上装有曲柄和能转动的踏板的自行车。

1874年首次在自行车上采用了链条传动结构。

1886年开始使用滚珠轴承和车闸，并将前后轮改为大小相同。

1888年英国的邓洛普成功使用了充气橡胶轮胎，自行车至此基本完善。

1868年举行了最早的自行车比赛，1893年举行首届世界业余自行车锦标赛。

1895年举行首届世界职业自行车锦标赛。

现代的奥运会自行车比赛分场地赛、公路赛和越野赛3大类。

二、构造：自行车由车架、轮胎、脚踏、刹车、链条等部件构成。

其中，车架是自行车的骨架，它所承受的人和货物的重量最大。

按照各部件的工作特点，大致可将其分为导向系统、驱动系统、制动系统：
1、导向系统：由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。

乘骑者可以通过操纵车把来改变行驶方向并保持车身平衡。

2、驱动（传动或行走）系统：由脚蹬、中轴、链轮、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部件组成。

人的脚的蹬力是靠脚蹬通过曲柄，链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的，从而使自行车不断前进。

3、制动系统：它由车闸部件组成、乘骑者可以随时操纵车闸，使行驶的自行车减速、停车、确保行车安全。

此外，为了安全和美观，以及从实用出发，还装配了车灯，支架等部件。

结构图：
三、自行车是一种简便无污染的交通工具，看一看它的构造(如图)想一想你的使用过程，请提出两个与物理有关的问题(力、热、声、光、电均可以，不需解答):
如：自行车的轮胎为什么会有花纹?
问题①;
问题②。

课堂练习：
1、公路上常有“雨天路滑，小心慢行”的警告牌，从物理学角度去理解它的含义是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

“骑车带人”的危害是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

2、平直的公路上甲、乙、丙三人骑自行车都向东行驶，但甲感觉顺风，乙感觉逆风，丙感觉无风．由此可判定三人中骑车速度最大的是＿＿＿。

3、从自行车的结构和使用来看，它应用了许多物理知识，下列有关它的说法中错误
．．的是：（）
A、车座的设计应用了压强的知识
B、车把的设计应用了杠杆的知识
C、捏紧刹车把手减速是为了减小惯性
D、轮胎和脚蹬做有凹凸不平的花纹，是为增大摩擦
4、自行车是我们熟悉的交通工具。

从自行车的结构和使用来看，它涉及到不少有关摩擦的知识。

例如：A、车轮做成圆形；B、轮胎上刻有花纹；C、塑料套紧套在车把手上；D、车轴处装有滚珠；E、刹车时用力捏闸；F、脚踏板凹凸不平；G、在转动部分添加润滑油；H、车的把手上有凹槽。

（1）上述各项内容中属于（只填写各选项前的字母）
通过改变接触面粗糙程度而增大摩擦的是：
通过增大压力而增大摩擦的是：
通过变滑动为滚动而减小摩擦的是：
通过使接触面彼此分离而减小摩擦的是：
（2）用力踩动脚踏板使自行车前进时，地面对后轮的摩擦力的方向朝＿＿＿（选填“前”或“后”）
（3）请你发挥想象“假如没有摩擦”，自行车会出现什么样的情况？写出两个合理的猜想。

5、背景知识：积雪对公路行车的危害主要表现在路况的改变。

路面积雪经车辆压实后，车轮与路面的摩擦力减小，汽车易左右滑摆。

同时，汽车的制动距离也难以控制，一旦车速过快、转弯太急，都可能发生交通事故。

专家研究表明，气温不同，积雪的厚薄不同，对汽车的危害也不一样。

当积雪厚度在5～15cm，气温在0℃左右时，汽车最容易发生事故。

因为在这种条件下，路面上的冰雪常会呈“夜冻昼化”状态。

此时，护路工人常在路面上撒大量的盐，以避免“夜冻昼化”现象，即在相同气温条件下，融化了的冰雪不再结冰，从而减少交通事故的发生。

提出问题：在相同气温条件下，为什么水不再结冰了？
猜想：
设计实验方案：针对你的猜想，设计一个实验方案验证猜想的正确性。

实验主要步骤：
分析与交流；除了在路面上撒盐外，你还有什么办法，可以避免减少交通事故。

方法：
6、小华同学想要估测出我们学校操场塑胶跑道的长度，请你帮他想一种方法。

7、一般情况下，当一个初三同学骑自行车前进时，一只充足气的自行车轮胎着地面积大约是S=6cm×4cm=24cm2，试估算自行车对地面的压强是多少帕。

8、据中国自行车协会统计，太仓市2004年自行车及零部件出口199万辆，出口金额6169万美元，约占江苏省生产量的1/5，已成为太仓市出口量最大的轻工机电产品。

普通自行车中的钢材料质量约为10kg，钛合金是车辆材料中的极品！为了开发高档车型，如果全部换成同体积的钛合金材料，那么它的质量是多少？作为厂商，会不会全
9、如图是一个跑步的人和一个骑自行车的人的s-t图像,由图像你可
以得到哪些信息?
信息1:他们两个人是同时开始运动的.
信息2:
信息3:
10、我们学校艺术节的文艺演出，地点在青少年活动中心，假如你和小华同时从校门口出发，你骑自行车，而小华坐出租车，在正常情况下，你将比小华大约晚多少时间到达青少年活动中心。

(提示：我们学校到青少年活动中心大约4km，骑车速度参考上一题的数据，出租车在城区的平均速度约为40km/h)
11、一个多世纪以来，人类能源消耗急剧增长(如图)．
(1)看图后，说说你最担心的问题．
(2)要解决你最担心的问题，一方面谈谈在日常生活
中你应该怎么做，另一方面谈谈你有什么设想。

12、近几年电动自行车在中国发展比较快。

据统计，1998年全国仅拥有5.4万辆，而去年，这个数字已达到200万辆，每年都以数倍的速度增长。

可以预见，电动自行车的市场前景十分广阔。

电动自行车是电力驱动和人力驱动两用的绿色环保交通工具。

人力驱动同普通自行车一样操作，电力驱动是以电动自行车配用的蓄电池为能源通过控制器控制电机转动，从而驱动电动自行车的车轮达到行驶的目的。

某型号电动自行车以车速18km/h沿水平路面匀速行驶时，电动机输出的有用功功率为140w。

求:（1）经过半小时，电动自行车行驶的距离；
（2）电动机半小时内对电动自行车做的功；
（3）现在苏州市区很少见到二冲程摩托车，取而代之的是电动自行车，请你结合实际谈一下你的看法。

课后作业：
1、小明骑在自行车上不断地用力蹬，使自行车在平直路面上运动。

当他停止用力蹬后，自行车由于＿＿＿＿仍继续前行。

因为有＿＿＿＿的作用，自行车运动会逐渐停下。

2、下面是轻便自行车与山地车的图片，请你谈谈轻便自行车与山地车的不同之处。

3、小明步行的速度约为1.4m/s,小红骑自行车的速度约为3m/s,请根据这些信息设计一个题目,并按照正确的方法计算.
4、2002年6月6日《海峡都市报》刊登了《货车超限超载、国道不堪重负》一文，报道了“104国道设计使用年限为15年以上，但才使用5年就大修，现已伤痕累累……”如图所示，有些运输单位和个人只顾自己利益，不顾国家利益，让汽车成倍的超载是损坏路面的直接原因。

请你运用所学知识解释汽车严重超载加快路面损坏的原因（只需答出一种合理的原因即可）
试求：
1、电动自行车的百公里耗电量是3.2度，而XDZ125T－H型摩托车的百公里耗油量是
2.8L，汽油的密度是0.8kg/L，热值是4.6×107J/kg，则XDZ125T－H型摩托车每行驶100
公里比电动自行车多耗多少能量？
2、请你谈谈对这两种交通工具的看法。