物理校本自行車發(fā)展史

1、自行車和汽車中的物理知識一、自行車的發(fā)展史一、自行車的發(fā)展史17901790年法國人年法國人西夫拉克西夫拉克制作了世界制作了世界上第一部自行車，該車是木制的，上第一部自行車，該車是木制的，結(jié)構(gòu)簡單，既沒結(jié)構(gòu)簡單，既沒驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置又沒又沒轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向裝置裝置，靠雙腳蹬地前行，改變方向，靠雙腳蹬地前行，改變方向只能下車搬動車。即使如此，當(dāng)他只能下車搬動車。即使如此，當(dāng)他騎著這輛在公園兜風(fēng)也引起在場人騎著這輛在公園兜風(fēng)也引起在場人的驚異和贊嘆。的驚異和贊嘆。世界上第一批真正實(shí)用型的自行車世界上第一批真正實(shí)用型的自行車出現(xiàn)于出現(xiàn)于1919世紀(jì)初。世紀(jì)初。18181818年，德國人年，德國人杜萊斯杜萊斯

2、開始制作木輪車，樣子跟西開始制作木輪車，樣子跟西夫拉克的差不多，他自稱：夫拉克的差不多，他自稱：小馬崽小馬崽。在前輪上加了一個控制方向的車把在前輪上加了一個控制方向的車把子，可以改變前進(jìn)的方向，但是騎子，可以改變前進(jìn)的方向，但是騎車依然要用兩只腳蹬著前進(jìn)。引起車依然要用兩只腳蹬著前進(jìn)。引起人們極大興趣，一時間法國人大量人們極大興趣，一時間法國人大量進(jìn)行仿制巴黎街頭涌現(xiàn)出成百上千進(jìn)行仿制巴黎街頭涌現(xiàn)出成百上千的自行車。的自行車。公認(rèn)自行車發(fā)明人18301830年，法國政府還為郵差配年，法國政府還為郵差配備了自行車作為交通工具。備了自行車作為交通工具。隨后，自行車的技術(shù)、性能不隨后，自行車的技術(shù)、

3、性能不斷得到改進(jìn)斷得到改進(jìn)。18401840年，英格蘭的鐵匠年，英格蘭的鐵匠麥克米麥克米倫倫，在杜萊斯發(fā)明的，在杜萊斯發(fā)明的“小馬崽小馬崽”的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了改進(jìn)。他在的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了改進(jìn)。他在前輪的車軸上裝上前輪的車軸上裝上曲柄曲柄，再用，再用連桿把曲柄和前面的腳蹬連接連桿把曲柄和前面的腳蹬連接起來，并且前后輪都用起來，并且前后輪都用鐵制鐵制。18421842年，麥克米倫騎上這種車，年，麥克米倫騎上這種車，一天跑了近一天跑了近2020千米。千米。18611861年，法國的年，法國的米肖父子米肖父子，原本職業(yè)是馬車修理匠，他們在前輪上安，原本職業(yè)是馬車修理匠，他們在前輪上安裝了能轉(zhuǎn)動的裝了能轉(zhuǎn)動

4、的腳蹬板腳蹬板；車子的鞍座架在前輪上面，這樣除非騎車的技；車子的鞍座架在前輪上面，這樣除非騎車的技術(shù)特別高超，否則就抓不穩(wěn)車把，會從車子上掉下來。他們把這輛兩術(shù)特別高超，否則就抓不穩(wěn)車把，會從車子上掉下來。他們把這輛兩輪車冠以輪車冠以“自行車自行車”的雅名的雅名, ,并于并于18671867年在巴黎博覽會上展出，讓觀眾年在巴黎博覽會上展出，讓觀眾大開眼界。大開眼界。在自行車的發(fā)明階段，還有些在自行車的發(fā)明階段，還有些人把自行車的兩個輪子設(shè)計成人把自行車的兩個輪子設(shè)計成左右放置，這種自行車的外形左右放置，這種自行車的外形有些類似輪椅。有些類似輪椅。發(fā)明中的設(shè)想和發(fā)實(shí)踐自行車發(fā)明的早期階段，人們認(rèn)

5、為越大的自行車發(fā)明的早期階段，人們認(rèn)為越大的輪子行駛的速度越快，在這張圖上，兩名輪子行駛的速度越快，在這張圖上，兩名男子騎著一輛車輪幾乎為一人高的自行車男子騎著一輛車輪幾乎為一人高的自行車。發(fā)明中的設(shè)想和實(shí)踐這是歐洲人早期想象的五輪自行車，這種自行車由這是歐洲人早期想象的五輪自行車，這種自行車由一個主動力輪一個主動力輪和和四四個輔助小輪子個輔助小輪子組成。當(dāng)時人們認(rèn)為如果制造這種自行車，那么它在速組成。當(dāng)時人們認(rèn)為如果制造這種自行車，那么它在速度和平衡性方面的表現(xiàn)將不錯。這種自行車前后還帶有放貨物的小籃度和平衡性方面的表現(xiàn)將不錯。這種自行車前后還帶有放貨物的小籃子。子。 發(fā)明中的設(shè)想和實(shí)踐18

6、741874年，真正具有現(xiàn)代化形式年，真正具有現(xiàn)代化形式的自行車誕生。英國人的自行車誕生。英國人勞森勞森在在自行車上別出心裁地裝上自行車上別出心裁地裝上鏈條鏈條和鏈輪和鏈輪，用后輪的轉(zhuǎn)動來推動，用后輪的轉(zhuǎn)動來推動車子前進(jìn)。但仍然不夠協(xié)調(diào)與車子前進(jìn)。但仍然不夠協(xié)調(diào)與穩(wěn)定穩(wěn)定18691869年，英國的年，英國的雷諾雷諾首先首先用輻條來拉緊輪輞，用鋼用輻條來拉緊輪輞，用鋼管制成車架，并首先在輪管制成車架，并首先在輪輞上裝上了輞上裝上了實(shí)心的橡膠帶實(shí)心的橡膠帶，使自行車的重量大大減輕。使自行車的重量大大減輕。18851885年英國人把自行車改良成前后輪一樣大小，并年英國人把自行車改良成前后輪一樣大小，

7、并使用使用1 1鏈條驅(qū)動，叫做鏈條驅(qū)動，叫做RoveRove型的自行車，這個車型就型的自行車，這個車型就是現(xiàn)代化自行車的是現(xiàn)代化自行車的雛型雛型18861886年，英國的年，英國的斯塔利斯塔利，是一位機(jī)械工程師，從機(jī)械學(xué)，運(yùn)動學(xué)的，是一位機(jī)械工程師，從機(jī)械學(xué)，運(yùn)動學(xué)的角度設(shè)計出了新的自行車樣式，為自行車裝上了角度設(shè)計出了新的自行車樣式，為自行車裝上了前叉和車閘前叉和車閘，前后，前后輪的大小相同，以保持平衡，并用鋼管制成了菱形車架，還首次使輪的大小相同，以保持平衡，并用鋼管制成了菱形車架，還首次使用了用了橡膠的車輪橡膠的車輪。斯塔利不僅改進(jìn)了自行車的結(jié)構(gòu)，還改制了許多。斯塔利不僅改進(jìn)了自行車的結(jié)

8、構(gòu)，還改制了許多生產(chǎn)自行車部件用的機(jī)床，為自行車的大量生產(chǎn)利推廣應(yīng)用開辟了生產(chǎn)自行車部件用的機(jī)床，為自行車的大量生產(chǎn)利推廣應(yīng)用開辟了寬闊的前景，因此他被后人稱為寬闊的前景，因此他被后人稱為“自行車之父自行車之父”。斯塔利所設(shè)計的。斯塔利所設(shè)計的自行車車型與今天自行車的樣子基本一致了。自行車車型與今天自行車的樣子基本一致了。18881888年一位住在愛爾蘭的獸醫(yī)年一位住在愛爾蘭的獸醫(yī)鄧洛普鄧洛普，從醫(yī)治牛胃氣膨脹中得到啟示，發(fā)明，從醫(yī)治牛胃氣膨脹中得到啟示，發(fā)明了了橡皮充氣輪胎橡皮充氣輪胎，這是自行車發(fā)展史上非常重要的發(fā)明，它不但解決了自行，這是自行車發(fā)展史上非常重要的發(fā)明，它不但解決了自行車多

9、年來最令人難受的車多年來最令人難受的震動問題震動問題，同時更把自行車的，同時更把自行車的速度速度又推進(jìn)了許多。其又推進(jìn)了許多。其實(shí)之前也有人發(fā)明過橡皮輪胎，但因?yàn)槟莻€年代橡膠的價格非常昂貴。實(shí)之前也有人發(fā)明過橡皮輪胎，但因?yàn)槟莻€年代橡膠的價格非常昂貴。從從17911791年到年到18881888年，自行車的發(fā)明和改進(jìn)，經(jīng)歷了近年，自行車的發(fā)明和改進(jìn)，經(jīng)歷了近100100年年中這些發(fā)明者的不懈奮斗。從此，基本奠定了現(xiàn)代中這些發(fā)明者的不懈奮斗。從此，基本奠定了現(xiàn)代自行車的雛形。時至今日，自行車已成為全世界人們自行車的雛形。時至今日，自行車已成為全世界人們使用使用最多，最簡單，最實(shí)用的交通工具最多，

10、最簡單，最實(shí)用的交通工具。也許人們應(yīng)該永遠(yuǎn)記。也許人們應(yīng)該永遠(yuǎn)記住這些自行車的發(fā)明者們。住這些自行車的發(fā)明者們。讓我們看看現(xiàn)進(jìn)讓我們看看現(xiàn)進(jìn)新型自行車新型自行車吧吧！二、自行車的構(gòu)造二、自行車的構(gòu)造三、自行車的力學(xué)知識三、自行車的力學(xué)知識 自行車的外胎、車把手塑料套、踏板套、閘把套等處均有凹凸不平的花自行車的外胎、車把手塑料套、踏板套、閘把套等處均有凹凸不平的花紋以紋以增大摩擦增大摩擦。剎車時，手用力握緊車閘把，增大剎車皮對車輪鋼圈的。剎車時，手用力握緊車閘把，增大剎車皮對車輪鋼圈的壓力壓力，以達(dá)到制止車輪滾動的目的。剎車時，車輪不再滾動，而在地面上滑動，變以達(dá)到制止車輪滾動的目的。剎車時，車

11、輪不再滾動，而在地面上滑動，變滾動為滑動后，摩擦大大增加，所以車能夠迅速制動。滾動為滑動后，摩擦大大增加，所以車能夠迅速制動。 車的前軸、中軸及后軸均采用車的前軸、中軸及后軸均采用滾動軸承滾動軸承以以減小摩擦減小摩擦，在這些部件上，人，在這些部件上，人們常常加們常常加潤滑油潤滑油進(jìn)一步進(jìn)一步減小摩擦減小摩擦。 車的車的座墊下安有粗座墊下安有粗的螺旋狀的彈的螺旋狀的彈簧，利用它的簧，利用它的緩沖作用以減緩沖作用以減小震動。小震動。1. 1.自行車負(fù)重自行車負(fù)重 自行車的車胎上刻有載重量，明自行車的車胎上刻有載重量，明確告訴人們：不能超載，如車載過量，確告訴人們：不能超載，如車載過量，車胎受力面積

12、不變，則車胎受到太大車胎受力面積不變，則車胎受到太大的壓強(qiáng)將被壓破。的壓強(qiáng)將被壓破。2. 2.車座上的物理車座上的物理 座墊呈馬鞍型，它能夠增大座墊座墊呈馬鞍型，它能夠增大座墊與人體的接觸面積以減小臀部所受壓與人體的接觸面積以減小臀部所受壓強(qiáng)，使人騎車時感到較舒適。強(qiáng)，使人騎車時感到較舒適。自行車制動系統(tǒng)中的車閘把與連桿是一個省自行車制動系統(tǒng)中的車閘把與連桿是一個省力杠桿，可增大剎車皮的拉力。另外，鏈輪力杠桿，可增大剎車皮的拉力。另外，鏈輪牙盤與腳蹬，后輪與飛輪，車龍頭與轉(zhuǎn)軸等牙盤與腳蹬，后輪與飛輪，車龍頭與轉(zhuǎn)軸等都是輪軸，利用它們可以省力。都是輪軸，利用它們可以省力。四、自行車的熱學(xué)知識四、

13、自行車的熱學(xué)知識 用打氣筒給車胎打氣，過一會兒，筒用打氣筒給車胎打氣，過一會兒，筒壁會熱起來，這是因?yàn)閴嚎s筒內(nèi)氣體壁會熱起來，這是因?yàn)閴嚎s筒內(nèi)氣體和克服活塞與筒壁的摩擦做功，使筒和克服活塞與筒壁的摩擦做功，使筒壁內(nèi)能增加，溫度升高，所以筒壁會壁內(nèi)能增加，溫度升高，所以筒壁會發(fā)熱。發(fā)熱。 在夏天自行車輪胎內(nèi)的氣體不能充在夏天自行車輪胎內(nèi)的氣體不能充得太足，是為了防止自行車爆胎，因得太足，是為了防止自行車爆胎，因?yàn)閷τ谫|(zhì)量、體積一定的氣體，當(dāng)溫為對于質(zhì)量、體積一定的氣體，當(dāng)溫度越高，壓強(qiáng)越大，當(dāng)壓強(qiáng)達(dá)到一定度越高，壓強(qiáng)越大，當(dāng)壓強(qiáng)達(dá)到一定程度時，若超過了輪胎的承受能力，程度時，若超過了輪胎的承受能

14、力，就會發(fā)生爆胎的情況。就會發(fā)生爆胎的情況。五、自行車的光學(xué)知識五、自行車的光學(xué)知識在日常生活中，自行車的后面都裝有一個反光鏡，在日常生活中，自行車的后面都裝有一個反光鏡，它的設(shè)計很巧妙，組它是由三個相互垂直的平面鏡它的設(shè)計很巧妙，組它是由三個相互垂直的平面鏡組成一個立體直角，用其內(nèi)表面作為反射面，這叫組成一個立體直角，用其內(nèi)表面作為反射面，這叫角反射器。當(dāng)有光線從任意角度射向尾燈時，它都角反射器。當(dāng)有光線從任意角度射向尾燈時，它都能把光能把光“反向射回反向射回”，當(dāng)光線射向反光鏡時，會使，當(dāng)光線射向反光鏡時，會使后面的人很容易看到。在夜間，當(dāng)汽車燈光照到它后面的人很容易看到。在夜間，當(dāng)汽車燈

15、光照到它前方的自行車尾燈上，無論入射方向如何，反射光前方的自行車尾燈上，無論入射方向如何，反射光都能反射到汽車上，其光強(qiáng)遠(yuǎn)大于一般的漫反射光，都能反射到汽車上，其光強(qiáng)遠(yuǎn)大于一般的漫反射光，就如發(fā)光的紅燈，足以讓汽車的司機(jī)觀察到。就如發(fā)光的紅燈，足以讓汽車的司機(jī)觀察到。中國紅旗 德國勞斯萊斯 德國奔馳德國奔馳德國保時捷德國保時捷德國大眾德國大眾意大利法拉利意大利“蘭博基尼”跑車 汽車駕駛室外面的觀后鏡是一個凸鏡。利汽車駕駛室外面的觀后鏡是一個凸鏡。利用凸鏡對光線的發(fā)散作用和成正立、縮小、虛像的特用凸鏡對光線的發(fā)散作用和成正立、縮小、虛像的特點(diǎn)，使看到的實(shí)物小，觀察范圍更大，而保證行車安點(diǎn)，使看到

16、的實(shí)物小，觀察范圍更大，而保證行車安全。全。 1 1、汽車駕駛室外面的觀后鏡是一、汽車駕駛室外面的觀后鏡是一個凸鏡、平鏡還是凹鏡？個凸鏡、平鏡還是凹鏡？2、汽車前照燈總要汽車前照燈總要裝有橫豎條紋的玻璃罩，裝有橫豎條紋的玻璃罩，為什么？為什么？汽車前照燈2 2、汽車頭燈（前照燈）總要裝有橫豎條紋的玻璃罩 汽車頭燈有燈泡、反射鏡和燈前玻璃罩組成。根據(jù)透鏡和棱鏡的知識，汽車頭燈玻璃罩相當(dāng)于一個透鏡和棱鏡的組合體。在夜晚行車時，司機(jī)不僅要看清前方路面的情況。還要看清路邊持人、路標(biāo)、岔路口等。透鏡和棱鏡對光線有折射作用，所以燈罩通過折射，根據(jù)實(shí)際情況將光分散到需要的方向上，使光均勻柔和的照亮汽車前進(jìn)的

17、道路和路邊的景物，同時這種散光燈罩還能使一部分光微向上折射，以便照明路標(biāo)和里程碑，從而確保行車安全。4：除大型客車外，絕大多數(shù)汽車的前玻璃窗都是傾斜的。為什么？當(dāng)汽車的前窗玻璃傾斜時，車內(nèi)乘客經(jīng)玻璃反射成當(dāng)汽車的前窗玻璃傾斜時，車內(nèi)乘客經(jīng)玻璃反射成的像在車的前上方，而路上的行人不可能會出現(xiàn)在的像在車的前上方，而路上的行人不可能會出現(xiàn)在上方的空中的，這樣就將車內(nèi)乘客的像與路上行人上方的空中的，這樣就將車內(nèi)乘客的像與路上行人的像分離開來，司機(jī)就不會出現(xiàn)錯覺。的像分離開來，司機(jī)就不會出現(xiàn)錯覺。擋風(fēng)玻璃擋風(fēng)玻璃 汽車的底盤一般都較低且質(zhì)量都較大，這樣可以汽車的底盤一般都較低且質(zhì)量都較大，這樣可以降低汽

18、車的重心，增加汽車行駛時的穩(wěn)度，增大安全降低汽車的重心，增加汽車行駛時的穩(wěn)度，增大安全性。性。5 5、為什么汽車的底盤一般都較、為什么汽車的底盤一般都較低且質(zhì)量都較大？低且質(zhì)量都較大？汽車的車身多采取流線型設(shè)計，可以大大的減小汽車的車身多采取流線型設(shè)計，可以大大的減小汽車在行進(jìn)途中的阻力，以夠獲得更大的牽引力，汽車在行進(jìn)途中的阻力，以夠獲得更大的牽引力，這項發(fā)明據(jù)說是一項仿生領(lǐng)域的科研成果。這項發(fā)明據(jù)說是一項仿生領(lǐng)域的科研成果。車的形狀車的形狀流線形流線形6 6、為什么汽車的車身多采取流線型、為什么汽車的車身多采取流線型設(shè)計？設(shè)計？汽車輪胎上刻有輪紋，不僅僅是為了增大與地面間的摩擦，而且可以在雨天有效地進(jìn)行排水，最大限度的保持車輪與地面間的摩擦力，以獲得更大的抓地力，確保在雨天行車的安全性