自行車應用了哪些初中物理知識

1. 自行車上涉及的物理原理

1
、穩定性的知識

自行車之所以在行駛過程中不會傾倒，主要得益於物理學原理的應用。

2
、摩擦力知識

（1）啟動、行駛過程中的摩擦力

當自行車啟動或行駛時，在鏈條驅動下，後輪逆時針轉動，輪胎與地面接觸處相對於地面有向後運動的趨勢，故地面對後輪施加向前的摩擦力，該摩擦力是自行車向前運動的動力。在此力的作用下，自行車整體具有向前運動的趨勢，自行車的前輪胎於地面接觸處具有向前運動的趨勢，則地面對前輪產生向後的摩擦力，在該摩擦力的作用下，前輪便沿著後輪相同的方向轉動起來，自行車向前運動，自行車上輪胎上凹凸不平的花紋，就是為了增大摩擦力。

（2）剎車過程中的摩擦力

摩擦力不僅關繫到自行車的啟動，對自行車的制動也非常關鍵。如果剎車性能不好，騎車人的安全就得不到保障。人捏剎車柄，使剎車線帶動剎車塊與輪胎靠緊，產生摩擦力，使自行車減速，最終停下來。摩擦力的大小取決於壓力的大小和接觸面的粗糙程度。以恆定的速度駕駛同一自行車、剎車力越大，摩擦力越大，自行車制動的越快；說明壓力越大，產生

的摩擦力越大。新、舊兩輛自行車，在相同的速度下，用近似相同的力捏剎車柄，新車制

動快，原因是舊車的剎車塊和車胎磨得比較光滑，產生的摩擦力很小。

另外在自行車的手把、腳踏板、等處，做有凹凸不平的花紋這也是通過增加接觸面的

粗糙程度來增大摩擦。

3
、減震系統

自行車裝有減震器。自行車共有5個地方進行了減震處理：三腳架、鞍座、車頭和前後輪胎，其中三腳架、鞍座、車頭運用彈簧減震，車身則靠輪胎減震。自行車震動時，整個車身具有了形變性，使人落下時與車身接觸的時間增長，受力變小，提高了舒適性。好比人從高處跳到水泥地上，腳會感到疼，如果在地面上鋪上軟墊，人再往下跳，即使是相同高度，

感覺也不會那樣劇烈。通過減震不僅使騎車人感到舒適，也減少了自行車的磨損。

2. 自行車中的物理知識

自行車是我們日常生活中一種普遍的交通工具，常見的有普通載重自行車、輕便自行車、山地自行車、童車、賽車、電動自行車等.它結構簡單，方便實用，以下是由我整理關於自行車中的物理知識的內容，希望大家喜歡!

(一)自行車的有關原理

一、 車體設計原理

A：手把連接前輪的轉向機制是輪軸的運用，一般女裝車手把大多比較寬，就是因為把“輪”的半徑加大，可以更省力，騎起來很優雅.

B：剎車把手是一個簡單的杠桿，使用者用很小的力就可對剎車片產生很大的壓力.

C：前剎片是利用摩擦力使車輪減速，同時在接地點產生向後的摩擦力來使車體減速.以前輪夾式剎車和傳統後輪軸心的盤式剎車來比較，對同樣大小的剎車壓力而言，前者因力臂較長，會比後者有較大的力矩，效果較佳.

D：接地的輪胎也是靠摩擦力使車子前進，剎車也是同樣道理.

E：輪軸中央用滾珠軸承加黃油來減少摩擦，提高傳動效率.

F：踏板是輪軸的運用.

G：前後齒輪是利用鏈條傳動的齒輪系統，因為前大後小，所以費力而省時，可以把車子加速到很快.

H：後齒輪傳動給後輪是一種作用力施在軸上的輪軸系統.

I：有些座墊下方是以彈簧為避震器，是彈簧在日常生活中除了做為彈簧秤外，另一大用途.

J：新型自行車有些裝上油壓避震器，是帕斯卡原理的運用.

二、為何自行車剛騎動時手把會不自覺轉動?

自行車基本上是兩點著地，騎動時可以不倒下是因為兩輪滾動時產生水平方向的角動量;當車子幾乎靜止時角動量消失了，質心要通過底座(人和車體在地面的投影)的機會非常少，不可避免就要倒下，此時若轉動手把就會產生垂直方向的角動量，使車子保持平衡，這點和飛盤轉動時可以保持平穩飛行有異曲同工之妙，但因為轉動不是很完整，方向又一再改變，所以一般不能撐很久.

三、變速原理

設前齒輪半徑a、後齒輪半徑b，a/b的比值愈大，可以愈省力，但省力一定較費時，所以車騎得不快，一般在起動時會把a/b調小一點，比較容易克服最大靜摩擦力，之後再把比值變大.一輛十段變速的自行車有兩個不同半徑的前輪，後面有五個，以共有十種組合.

四、剎車原理

從運動學的角度來看，急剎車車子可能向前翻倒.先考慮前輪剎死的情形：此時以前輪著地點為支點，因車子有向前的慣性(人車的質心明顯在支點右上方)，很容易有向前翻的情形發生;那後輪剎車的情形又如何呢?如果後輪剎死了車子的慣性一樣向前，但此時前輪對地面的壓力會增大，相對減少後輪的下壓力，所以翻車的機會較少，當然若是向前的慣性實在太大，車子一樣會以前輪為支點旋轉而使後輪會上蹺.

綜合以上可知：自行車最好不要單獨剎前輪，若只有一個剎車系統應裝在後輪，當然兩輪一起剎車最理想.不論用那一輪剎車，前輪的下壓力一定會增大，後輪的一定減少，所以前輪的剎車摩擦力比後輪的大.所以在機車或汽車上，效果較佳(當然也較貴)的碟式剎車裝在前輪，後輪再裝鼓式剎車，此即常在汽車廣告中聽到的”前碟後鼓”，但注意使用的前提是前後剎車一定同時作用，以免翻車.

(二)自行車中的物理知識

兩種常見的自行車，在其中涉及到很多衫猜物理知識，包括杠桿、輪軸、摩擦、壓強、能量的轉化等力學、熱學及光學知識，下面具體來分析一下.

一、力學知識

1.摩擦方面

(1)自行車車輪胎、車把套、腳踏板以及剎車塊處均刻有一些花紋，增大接觸面粗糙芹扒程度.增大摩擦力.

(2)車軸處經常上一些潤滑油，以減小接觸面粗糙程度，來減小摩擦力.

(3)所有車軸處均有滾珠，變滑動摩擦為滾動摩擦，來減小摩擦，轉或首型動方便.

(4)剎車時，需要纂緊剎車把，以增大剎車塊與車圈之間的壓力，從而增大摩擦力，

(5)緊蹬自行車前進時，後輪受到的摩擦力方向向前，是自行車前進的動力，前輪受到的摩擦力方向向後，是自行車前進的阻力;自行車靠慣性前進時，前後輪受到的摩擦力方向均向後，這兩個力均是自行車前進的阻力.

2.壓強方面

(1)一般情況下，充足氣的自行車輪胎著地面積大約為S=2×10Cm×5cm=100×cm2，當一普通的成年人騎自行車前進時，自行車對地面的壓力大約為F=(500N+150N)=650N，可以計算出自行車對地面的壓強為6.5×104Pa.

(2)在車軸擰螺母處要加一個墊圈，來增大受力面積，減小壓強.

(3)自行車的腳踏板做得扁而平，來增大受力面積，以減小它對腳的壓強，

(4)自行車的內胎要充夠足量的氣體，在氣體的體積、溫度一定時，氣體的質量越大，壓強越大.

(5)自行車的車座做得扁而平，來增大受力面積，以減小它對身體的壓強.

3.輪軸方面

(1)自行車的車把相當於一個輪軸，車把相當於輪，前軸為軸，是一個省力杠桿，如圖3所示.

(2)自行車的腳踏板與中軸也相當於一個輪軸，實質為一個省力杠桿.

(3)自行車的飛輪也相當於一個省力的輪軸.

4.杠桿方面：自行車的剎車把相當於一個省力杠桿.

5.慣性方面

(1)當人騎自行車前進時，停止蹬自行車後，自行車仍然向前走，是由於它有慣性.

(2)當人騎自行車前進時，若遇到緊急情況，一般情況下要先捏緊後剎車，然後再捏緊前剎車，或者前後一起捏緊，這樣做是為了防止人由於慣性而向前飛出去.

6.能量轉化方面

(1)當人騎自行車下坡時，速度越來越快，是由於下坡時人和自行車的重力勢能轉化為人和自行車的動能.

(2)當人騎自行車上坡之前要緊蹬幾下，目的是增大速度，來增大人和自行車的動能，這樣上坡時動能轉化為重力勢能，能上得更高一些.

(3)如圖4所示，自行車的車梯上掛有一個彈簧，在它彈起時，彈簧的彈性勢能轉化為動能，車梯自動彈起.

7.聲學方面

(1)自行車的金屬車鈐發聲是由於鈴蓋在不停的振動，而汽笛發聲是由於汽笛內的氣體不斷的振動而引起的.

8.齒輪傳動方面

(1)線速度和角速度的關系，如圖5所示，設齒輪邊緣的線速度為v ，齒輪的半徑為R，齒輪轉動的角速度為ω，則有v =ωR.

二、熱學知識

在夏天自行車輪胎內的氣體不能充得太足，是為了防止自行車爆胎，因為對於質量、體積一定的氣體，當溫度越高，壓強越大，當壓強達到一定程度時，若超過了輪胎的承受能力，就會發生爆胎的情況.

三、光學知識

在日常生活中，自行車的後面都裝有一個反光鏡，它的設計很巧妙，組成如圖6所示，它是由三個相互垂直的平面鏡組成一個立體直角，用其內表面作為反射面，這叫角反射器.當有光線從任意角度射向尾燈時，它都能把光“反向射回”，當光線射向反光鏡時，會使後面的人很容易看到.在夜間，當汽車燈光照到它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，其光強遠大於一般的漫反射光，就如發光的紅燈，足以讓汽車的司機觀察到.

四、電學方面

3. 自行車中的物理知識有哪些

自行車中的物理知識有：

1、自行車車鈴的把手經過手的撥動，帶動了齒輪，齒輪使帶有彈簧錘的軸旋轉起來，彈簧錘敲打鈴蓋，車鈴就叮鈴響。撥動自行車的車鈴能發聲，是因為振動的物體能發聲，用手按住鈴蓋，鈴聲振動停止。

2、自行車的尾燈的反射面由很多紅色的立方體直角組，可以把照在尾燈上的光向各個方向反射，使車後各個方向上的人均能看到紅色的光，以防止交通事故的發生。

3、車的前軸、中軸、後軸上裝有滾動軸承及潤滑油，車輪是圓形的，是為了減少摩擦。

4、車外胎、把手塑料套和腳踏板上都刻有花紋，車的把手上有凹槽，是為了增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦。

5、若車鈴不響，是因為軸與齒輪之間的咬合部分太澀了，加幾滴油潤滑，減小摩擦。

6、車把的塑料套緊套在車把套上，是為了增大與車把套的壓力來增大摩擦。

7、剎車時，應用力捏車閘，是為了增大壓力來增大摩擦。

8、旋緊自行車各種緊固螺絲，是為了增大壓力來增大摩擦。

4. 自行車上有什麼物理原理

自行車上的物理學知識

自行車的車架、輪胎、腳踏、剎車、鏈條等25個部件中，其基本部件缺一不可。其中，車架是自行車的骨架，它所承受的人和貨物的重量最大。按照各部件的工作特點，大致可將其分為導向系統、驅動系統、制動系統：

1、導向系統：由車把、前叉、前軸、前輪等部件組成。乘騎者可以通過操縱車把來改變行駛方向並保持車身平衡。

2、驅動（傳動或行走）系統：由腳蹬、中軸、鏈輪、曲柄、鏈條、飛輪、後軸、後輪等部件組成。人的腳的蹬力是靠腳蹬通過曲柄，鏈輪、鏈條、飛輪、後軸等部件傳動的，從而使自行車不斷前進。

3、制動系統：它由車閘部件組成、乘騎者可以隨時操縱車閘，使行駛的自行車減速、停使、確保行車安全。

此外，為了安全和美觀，以及從實用出發，還裝配了車燈，支架等部件。

下面來具體介紹一些與力學知識有關的自行車部件：

1、車架部件是構成自行車的基本結構體，也是自行車的骨架和主體，其他部件也都是直接或間接安裝在車架上的。

車架部件的結構形式有很多，但總體可以分為兩大類：即男式車架和女式車架。

車架一般採用普通碳素銅管經過焊接、組合而成。為了減輕管重量，提高強度，較高檔的自行車採用低合金鋼管製造。為了減少快速行駛的阻力，有的自行車還採用流線型的鋼管。

由於自行車是依靠人體自身的驅動力和騎車技能而行駛的，車架便成為承受自行車在行駛中所產生的沖擊載荷以及能否舒適、安全地運載人體的重要結構體，車架部件製造精度的優劣，將直接影響乘騎的安全、平穩、和輕快。一般輻條是等徑的，為了減輕重力，也有製成兩端大、中間小的變徑輻條，還有為了減少空氣阻力將輻條製成扁流線型

2、外胎：分軟邊胎和硬邊胎兩種。軟邊胎斷面較寬，能全部裹住內胎，著地面積比較大，能適宜多種道路行駛。硬邊胎自重輕，著地面積小適宜在平坦的道路上行駛，具有阻力小，行駛輕快等優點。

外胎上的花紋是為了增加與地面的摩擦力。山地自行車的外胎寬度特別寬，花紋較深也是適應越野山地用。

3、腳蹬部件：腳蹬部件裝配在中軸部件的左右曲柄上，是一個將平動力轉化為轉動力的裝置，自行車騎行時，腳踏力首先傳遞給腳蹬部件，，然後由腳蹬軸轉動曲柄，中軸，鏈條飛輪，使後輪轉動，從而使自行車前進。因此腳蹬部件的結構和規格是否合適，將直接影響騎車人的放腳位置是否合適，自行車的驅動能否順利進行。

腳踏：可分為整體式腳踏和組合式腳踏。無論什麼款式的腳踏都必須有腳踏面，必須安全可靠，具有一定的防滑性能，可以選用橡膠、塑料或金屬材料製造。腳踏必須轉動靈活。

4、前叉部件：前叉部件在自行車結構中處於前方部位，它的上端與車把部件相連，車架部件與前管配合，下端與前軸部件配合，組成自行車的導向系統。

轉動車把和前叉，可以使前輪改變方向，起到了自行車的導向作用。此外，還可以起到控制自行車行駛的作用。

前叉部件的受力情況屬懸臂梁性質，故前叉部件必須具有足夠的強度等性質。

5、鏈條：鏈條又稱車鏈、滾子鏈，安裝在連輪和飛輪上。其作用是將腳踏力由曲柄、鏈輪傳遞到飛輪和後輪上，帶動自行車前進。

鏈輪：用高強度鋼材製成，保證其達到需要的拉力。

6、飛輪：飛輪以內螺紋旋擰固定在後軸的右端，與鏈輪保持同一平面，並通過鏈條與鏈輪相連接，構成自行車的驅動系統。從結構上可分為單級飛輪和多級飛輪兩大類。

單級飛輪又稱為單鏈輪片飛輪，主要由外套、平擋和芯子、千斤、千斤簧、墊圈、絲擋幾鋼球等零件組成。

其單級飛輪工作原理：當向前踏動腳踏是，鏈條帶動飛輪向前轉動，這時飛輪內齒和千斤相含，飛輪的轉動力通過千斤傳到芯子，芯子帶動後軸和後輪轉動，自行車就前進了。

當停止踏動腳踏板時，鏈條和外套都不旋轉，但後輪在慣性作用下仍然帶動芯子和千斤向前轉動，這時飛輪內齒產生相對滑動，由此將芯子壓縮到芯子的槽口內，千斤又壓縮了千斤簧。當千斤齒頂滑到飛輪內齒頂端時，千斤簧被壓縮得最多，再稍微向前滑一點，千斤被千斤簧彈到齒根上，發出「嗒嗒」的聲響。芯子轉動加快，千斤也很快在各個飛輪內齒上滑動，發出「嗒嗒」的聲音。當反向踏動腳踏時，外套反向轉動，會加速千斤的滑動，使「嗒嗒」聲響得更急促。多級飛輪是自行車變速裝置中的一個重要部件。

多級飛輪是在單級飛輪的基礎上，增加幾片飛輪片，與中軸上的鏈輪結合，組成各種不同的傳遞比，從而改變了自行車的速度。