研究性學(xué)習(xí)結(jié)題報(bào)告課題-研究自行車中的摩擦力問題

研究性學(xué)習(xí)結(jié)題報(bào)告:課題:研究自行車中的摩擦力問題一、問題的提出目前，世界環(huán)境日益遭到破壞。隨著地球氣溫的升高，人們便開始關(guān)注大氣污染，而交通工具尾氣排放又使之愈演愈烈。因此，自行車變成了最為環(huán)保的“綠色交通工具”。中國(guó)作為一個(gè)自行車大國(guó)，自行車廉價(jià)、輕便，深受許多上班族、學(xué)生族的青睞。但據(jù)相關(guān)調(diào)查表明，每年因自行車引起的車禍正以驚人的速度增長(zhǎng)。怎樣提高自行車的安全性，便成了人們關(guān)心自行車的話題。我們課題組主要通過各種方式的調(diào)查和研究，了解市場(chǎng)上的自行車，使人們對(duì)自行車有個(gè)了解。我們課題組成員通過研究自行車中的力學(xué)，查閱資料，數(shù)據(jù)計(jì)算，目的就在于探索自行車中零件是如何搭配，以及其工作原理。對(duì)于自行車的研究，不僅可以拓寬我們的知識(shí)面，培養(yǎng)我們的動(dòng)手能力，以及發(fā)現(xiàn)一些以前未曾知道的現(xiàn)象，提出一些適當(dāng)?shù)慕ㄗh，近而減少交通事故的發(fā)生。我們也希望將課本上學(xué)到的物理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中去，增強(qiáng)我們的各方面的能力。至于研究中出現(xiàn)的困難，我們一定努力克服，這也有利于我們能力的提高。二、研究的目標(biāo)1、弄清自行車的構(gòu)造，徹底分析自行車中的摩擦力問題，分析如何減小有害摩擦和如何增大有益摩擦2、設(shè)想出更加輕便、快速、高效、造價(jià)低廉的自行車。三、研究的方法1、研究對(duì)象市場(chǎng)上的自行車2、研究方向摩擦，包括車胎與地面、剎車與車胎之間。3、研究步驟：（1）實(shí)地考察（2）收集資料（3）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)4、小組成員交流5、得出結(jié)論6、提出設(shè)想四、研究的結(jié)果與分析〈一〉摩擦摩擦力就是接觸阻礙或幫助物體運(yùn)動(dòng)的力。它是一種接觸的力，它的大小與接觸面壓力的大小和接觸面的粗糙程度有關(guān)，它包括靜摩擦、滑動(dòng)摩擦、滾動(dòng)摩擦。當(dāng)你用一個(gè)力推自行車，因力較小，自行車尚未滑動(dòng)，這個(gè)力可以說是靜摩擦力。那根據(jù)以上所得，在壓力相同的情況下，摩擦阻力越小，小車滑得越遠(yuǎn)，但不是摩擦越小越好。當(dāng)摩擦力小、小、小，沒有的時(shí)候，可以想象成把自行車推到平面光滑沒有摩擦阻力的情況下，輪子就會(huì)打滑，那豈不是自尋苦事。其實(shí)，摩擦力就好象一把雙面刀，摩擦產(chǎn)生的影響既有好也有壞。自行車上運(yùn)動(dòng)部分都有摩擦，它既磨損自行車上部件，又浪費(fèi)大量能量，而且由于摩擦?xí)棺孕熊嚲植繙囟壬?，?huì)降低自行車的精度。舉個(gè)例子：自行車車速較快并突然緊急剎車時(shí)車輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，在路面上摩擦，輪胎表面溫度急劇升高，不僅冒煙，也許路上還會(huì)留下黑色痕跡，這就是摩擦有害的一面，為此必須去減小摩擦，通常人們常向轉(zhuǎn)軸加油或者用滾動(dòng)摩擦代替滑動(dòng)摩擦，自行車上會(huì)安裝一些滾動(dòng)軸承就是這個(gè)道理?？墒悄Σ烈彩巧钪兴璧?。很難想象，沒有摩擦自然界會(huì)是什么情況，就連我自己也不敢想是怎樣推著自行車的，車輪是怎么滾動(dòng)的，這一切都依賴于摩擦才可進(jìn)行的。其中自行車剎車是有益摩擦，它是通過剎車皮壓在鋼邊上產(chǎn)生摩擦，使自行車車輪停下，如果沒有了它，自行車一直這樣運(yùn)動(dòng)下去，還真不知道有什么可怕的事產(chǎn)生。所以我們應(yīng)巧用摩擦，善用摩擦。自行車中的摩擦主要存在于兩種情況:一、啟動(dòng)過程中的摩擦力在鏈條驅(qū)動(dòng)下，后輪胎逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輪胎與地面接觸處相對(duì)于地面有向后運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，故地面對(duì)后輪胎施加向前的摩擦力f1，此摩擦力成為自行車向前運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。在此力的作用下，自行車整體具有向前運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，自行車的前輪胎與地面接觸處相對(duì)于地面有向前運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，則地面將對(duì)前輪胎產(chǎn)生向后的摩擦力f2，在f2的作用下，前輪胎便沿著后輪胎相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來，自行車就向前運(yùn)動(dòng)，因此，人們也將后輪胎稱為主動(dòng)輪，前輪胎稱為從動(dòng)輪。假如沒有摩擦力會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？同樣以人在冰面上為例，當(dāng)站在冰面上時(shí)，摩擦力很小，幾乎為零。這時(shí)人要向前走是很困難的，并且會(huì)很容易摔倒。同理，下雨天或下雪天時(shí)，由于地面摩擦力變小，人騎自行車很容易摔倒，也就是通常所說的打滑。我們不難發(fā)現(xiàn)，自行車的輪胎并不是光滑的，而是有凹凸不平的紋路。正是通過這種方法來增大摩擦力。如果輪胎表面越粗糙，摩擦力越大，行駛過程中越安全。二、剎車過程中的摩擦力摩擦力對(duì)自行車的啟動(dòng)如此重要，對(duì)自行車的制動(dòng)也很關(guān)鍵。如果剎車性能不好，會(huì)嚴(yán)重影響到騎車人的行駛安全，這當(dāng)然不言而喻。自行車能停下來，主要是靠剎車塊與輪胎之間的摩擦。人捏剎車柄，使剎車線帶動(dòng)剎車塊與輪胎靠緊，產(chǎn)生摩擦力使自行車減速，最終停下來。我們?cè)鴮W(xué)過影響摩擦力大小的因素有壓力大小和接觸面粗糙程度。借助自行車，我們做了一個(gè)簡(jiǎn)易的實(shí)驗(yàn)來證明：以一恒定大小的速度駕駛同一輛自行車，用大小不相同的力捏剎車柄，結(jié)果力越大，自行車制動(dòng)越快；相同的初速度，停下來越快則加速度越大，即摩擦力越大。說明壓力越大，產(chǎn)生的摩擦力越大。再用新、舊兩輛自行車，在相同的速度下，用相同的力捏剎車柄，結(jié)果新車制動(dòng)得快。我們發(fā)現(xiàn)舊車的剎車塊磨得比較光滑了，所以產(chǎn)生的摩擦力小。這符合壓力相同，接觸面越粗糙，摩擦力越大的結(jié)論。自行車上增大摩擦的方法大抵有兩種：1、增加接觸面的粗糙程度來增大摩擦；2、用加壓的方法來增大摩擦，自行車很多地方都采用了每一種方法來增大摩擦。如:增加接觸面的粗糙程度來增大摩擦的.

自行車上減少摩擦的方法大抵也有兩種：1、利用滾動(dòng)摩擦來減少摩擦；2、給某些部件加潤(rùn)滑劑來減少摩擦。采用第1種方法來減少摩擦的有：有車輪處處常裝上鐵制的滾輪；采用第2種方法來減少摩擦的有：在轉(zhuǎn)軸中經(jīng)常上油。

摩擦力是非常重要的。如果沒有了摩擦力，別說人騎車時(shí)手腳經(jīng)常從把手和腳踏上滑下來，自行車剎車失靈，一旦行駛就停不下來等，就算你要把自行車的零件拼裝一輛完整的自行車也很難：因?yàn)樽孕熊嚫鞑考慕M合，都需要用螺絲、螺帽來固定，而沒有了摩擦力，螺絲、螺帽就無法去固定那些零件了，因而也就無法用那些零件來拼裝成完整的自行車了。騎上自行車用力蹬腳蹬,讓自行車加速前進(jìn),這時(shí)急剎車.這兩個(gè)步驟中利用的主要是力學(xué)的摩擦力.自行車前進(jìn)過程中,輪胎與地面產(chǎn)生摩擦,使自行車不會(huì)倒.急剎車時(shí),閘皮與車圈之間產(chǎn)生摩擦力使自行車停下來.再深入說一下,自行車的設(shè)計(jì)與摩擦力間的關(guān)系.閘皮和車胎上為什么有許多胎紋呢?為什么車胎越寬車越不容易打滑?為什么賽車(自行車)的車胎較窄些呢?這些問題的根源就是閘皮和車胎上的胎紋.正是因?yàn)檫@些胎紋使車閘和車胎的摩擦力加大,避免了車閘與車胎的平面與平面接觸.而多胎紋的車胎就不一樣了,車胎面成凹凸不平狀,他與地面接觸時(shí)不規(guī)則的,所以他與地面的摩擦力較大.而車胎越寬車越不愛打滑是因?yàn)樘サ拿娣e大了與地面的接觸大了他們之間的摩擦力大了所以輪胎寬了車越不愛打滑.最后是賽車的問題,和上題相反,它與地面的摩擦力小了速度上的阻礙也小了,賽車的速度相對(duì)快些,所以賽車的車胎要窄些好.還有,關(guān)于車把上的把套,腳蹬上的皮橡膠……都是有關(guān)摩擦力學(xué)知識(shí).摩擦力的應(yīng)用在生活中也很廣泛的。