自行车上的物理知识

　　你知道自行车上有哪些物理知识吗？下面我们来看一看。

　　1、自行车上的摩擦知识。

　　①自行车外胎为什么要有凸凹不平的花纹

　　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。压力越大，摩擦力越大；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。

　　②自行车为什么能前进？

　　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，不过，要问自行车为何能前进？这还是依靠后轮与地面之间的摩擦而产生的，这个摩擦力的方向是向前的。那前轮的摩擦力是干什么的？阻碍车的运动！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。不过，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。那谁和这两个力平衡呢？脚对地面的摩擦力向前！

　　③刹车以后，自行车为何能停止？

　　刹车时，刹皮与车圈间的摩擦力，会阻碍后轮的转动。手的压力越大，刹皮对车圈的压力就越大，产生的摩擦力也就越大，后轮就转动的越慢。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。

　　④自行车哪些地方安有钢珠？为什么安钢珠？

　　在自行车的前轴、中轴、后轴、车把转动处，脚蹬转动处等地方，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。

　　2、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前轮，来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、中轴上的脚蹬和花盘齿轮：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）。

　　3、自行车上的气压知识。

　　自行车内胎充气：早期的各种轮子都是木轮、铁轮，颠簸不已。现代自行车使用充气内胎主要是使胎内的压强增大，可以起到缓冲的作用，同时可以减小自行车前进的阻力。

　　气门芯的作用：充气内胎上的气门芯，起着单向阀门的作用，只让气体进入，不让气体外漏，方便进气，保证充气内胎的密封。

　　4、自行车上光学知识。

　　自行车上的红色尾灯，不能自行发光，但是到了晚上却可以提醒司机注意，因为自行车的尾灯是由很多蜂窝状的“小室”构成的，而每一个“小室”是由三个约成90度的反射面组成的。这样在晚上时，当后面汽车的灯光射到自行车尾灯上，就会产生反射光，由于红色醒目，就可以引起司机的注意。

　　自行车在我国是很普及的代步和运载工具。在它的“身上”运用了许多力学知识

　　1.测量中的应用

　　在测量跑道的长度时，可运用自行车。如普通车轮的直径为0.71米或0.66米。那么转过一圈长度为直径乘圆周率π，即约2.23米或2.07米，然后，让车沿着跑道滚动，记下滚过的圈数n，则跑道长为n×2.23米或n×2.07米。

　　2.力和运动的应用

　　（1）减小与增大摩擦。

　　车的前轴、中轴及后轴均采用滚动以减小摩擦。为更进一步减小摩擦，人们常在这些部位加润滑剂。

　　多处刻有凹凸不平的花纹以增大摩擦。如车的外胎，车把手塑料套，蹬板套、闸把套等。变滚动摩擦为滑动摩擦以增大摩擦。如在刹车时，车轮不再滚动，而在地面上滑动，摩擦大大增加了，故车可迅速停驶。而在刹车的同时，手用力握紧车闸把，增大刹车皮对钢圈的压力以达到制止车轮滚动的目的。

　　（2）弹簧的减震作用。

　　车的座垫下安有许多根弹簧，利用它的缓冲作用以减小震动。

　　3.压强知识的应用

　　（1）自行车车胎上刻有载重量。如车载过重，则车胎受到压强太大而被压破。

　　（2）座垫呈马鞍型，它能够增大座垫与人体的接触面积以减小臀部所受压强，使人骑车不易感到疲劳。

　　4.简单机械知识的应用

　　自行车制动系统中的车闸把与连杆是一个省力杠杆，可增大对刹车皮的拉力。自行车为了省力或省距离，还使用了轮轴：脚蹬板与链轮牙盘；后轮与飞轮及龙头与转轴等。

　　5.功、机械能的知识运用

　　（1）根据功的原理：省力必定费距离。因此人们在上坡时，常骑“S形”路线就是这个道理。

　　（2）动能和重力势能的相互转化。

　　如骑车上坡前，人们往往要加紧蹬几下，就容易上去些，这里是动能转化为势能。而骑车下坡，不用蹬，车速也越来越快，此为势能转化为动能。

　　6.惯性定律的运用

　　快速行驶的自行车，如果突然把前轮刹住，后轮为什么会跳起来。这是因为前轮受到阻力而突然停止运动，但车上的人和后轮没有受到阻力，根据惯性定律，人和后轮要保持继续向前的运动状态，所以后轮会跳起来。

　　切记下坡或高速行驶时，不能单独用自行车的前闸刹车，否则会出现翻车事故！

关于小明家里的鱼缸
小明家里的方形玻璃鱼缸长80cm，宽40cm，高30cm，水深25cm，鱼缸本身质量为5kg，放在靠窗的水平台面上．
（1）如图，有一束与水平面成30°的光斜射入鱼缸水中，发生反射和折射现象，请你画出反射光线并标出反射角度，并大致画出折射光线的路径．
（2）如果忽略玻璃的厚度，鱼缸中水有多重？
（3）台面所受的压力是多大？请在图中画出此力的示意图．
（4）鱼缸对桌面的压强是多大？
（5）如图是小明他画的在上，下温度一致的湖水中，鱼儿戏水时吐出小气泡的情景．你觉得他画的气泡情况符合实际吗？如果不符合，请根据你所学过的物理知识指出正确的画法（用简单的文字表述，不用画图），并指出这样画的物理学根据．
正确画法：
物理根据：
（6）鱼吐出的气泡为什么会上浮？
（7）小明看到爸爸这样换鱼缸水，把一根软管装满水，用手按住两端的管口，然后把管子的一端放入鱼缸中，另一端放入下面的盆里．松开手指，鱼缸里的旧水就经过管子流到下面的盆里了．爸爸说这个现象叫虹吸现象，水流过的那根管子叫做虹吸管．
小明看到虹吸管的形状很像一个倒过来的“U”型管．“在什么情况下，虹吸管内的液体才能流动呢？液体流动的方向又是怎样的呢？”小明问自己．
小明把自己的问题说给好朋友晓丽，他们两个人设计了如图所示的实验装置，并设计了实验的步骤：
①首先将烧杯A抬高，使A杯中的液面高于B杯中的液面，观察虹吸管中水的流动情况；
②将A杯放低，使A杯的液面与B杯的液面相平，观察虹吸管水的流动情况；
③将A杯放低，使A杯的液面低于B杯的液面，观察虹吸管中水的流动的情况．
实验中将会出现哪些现象呢？对此，晓丽认为由于两杯子的液面同时受到大气压强的作用，而大气压可以支持10m多高的水柱，因此管内的液体一定不会有流动现象产生；而小明却认为管中有液体存在，管两端液柱的高度不同，产生的液体压强也不同，因此液面一定会流动．
到底谁的预测正确呢？两个人动手完成了刚才所设计的实验，获得以下的实验现象：

液面高 度情况	A杯的液面 高于B杯的液面	A杯与B杯的 液面等高	A杯的液面 低于B杯的液面
液体流 动情况	A流向B	不流动	B流向A

他俩分析了实验中出现的现象，找到了虹吸管中液体流动的规律．
通过阅读，请你回答下列问答题：
（1）从文章中我们可以得到的结论是：当虹吸管两端的液面________时，管内液体就会流动．流动的方向是________．
（2）在某些装置中，常用虹吸管来自动放水，如图所示，只要容器中的液面到达aa’，容器里的水就被虹吸管自动放出，原因是________
A、只有大气压强作用　　　　　　　　　　 B．只有液体压强作用
C．是大气压强与液体压强共同作用的结果　　D．以上说法都不正确
（3）虹吸现象在日常生活中和工农业生产中常常用到，请你列举一个生活中应用虹吸现象的实例．
（4）文章中的每一段都是一个探究环节，把这些环节连接起来就形成一个完整的探究过程．那么，晓丽和小明在探究虹吸现象的过程中经历的探究环节依次有发现问题、________、________、________、________、得 出结论．