自行车上的力学知识

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1、研究性学习设计方案研究课题名称：自行车上的力学知识设计者姓名所在学校所教年级高一年级研究学科物理联系电话电子邮件一、课题背景、意义及介绍1、背景说明（怎么会想到本课题的）：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，包括高中生上学放学都会骑自行车。但是对于自行车的链条是如何带动起前后轮转动的，为什么自行车的主体要用做成三脚架结构，它是如何刹车的等等相关的物理知识，大家并没有去研究它。在学习了摩擦力的知识之后，我想到了利用这些知识，正好让学生进入生活中去了解物理是如何与实际相联系的。2、课题的意义（为什么要进行本课题的研

2、究）：（一）运用所学知识探索身边的事物，使知识得到巩固和更深一理的理解；（二）对自行车的解剖以探索其中的物理知识；（三）增强实践能力与动手能力；3、课题介绍本课题的灵感发于生活中大家经常用到的代步工具——自行车。希望借此拓开学生的学习路径。让学生围绕“自行车上的力学知识”这一主题，组成小组，制定计划，确定研究方法，利用课外、课余时间、假期，分组进行研究、对比、分析、讨论、整理，展示与交流各自的学习成果。二、研究性学习的教学目标（可按新课程标准的三维目标（或布鲁姆目标分类法）进行研究性学习的教学目的和方法的阐述）知识与技能：1、物理教学“生活化”2

3、、学生生活“物理化”过程与方法：1、学生参加研究性学习活动，经历研究的过程。2、学生通过研究活动学会获取、收集、运用简单信息的能力，培养他们自主学习的能力。3、学生通过和小组合作收集书籍和网络信息、其他人的生活经验等的学习过程，培养团结合作的精神。情感态度与价值观：1、致力于学生能力的培养，让他们在生活中学会运用物理知识。2、运用物理知识得到启发，感受自然科学的魅力。三、参与者特征分析（重点分析学生有哪些共性、有哪些差异，尤其对开展研究性学习有影响的因素。）1、学生有一定的社会经历。但不经常进行过小组合作学习，有一定的合作精神、团队意识，乐于与同

4、伴交流，喜欢表现。渴望得到老师和同学的夸奖、赞许。2、学生通过初中和高一对物理的学习，知道物理是与生活有密切相关的一个有用学科。3、由于学生还欠缺实践、操作能力，知识储备还有局限性，需要得到老师的指导和专业人事的帮助。四、研究的问题、内容和方法（课题研究所要解决的主要问题是什么，通过哪些内容的研究、采用什么研究方法来达成这一目标）一、课题研究所要研究的主要问题、内容：（一）简述自行车的构造及其作用自行车的车架、轮胎、脚踏、刹车、链条等25个部件中，其基本部件缺一不可。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：

5、由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。人们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。人的脚的作用力是靠脚蹬通过曲柄，链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动。3、制动系统：它由车闸组成，人们可以随时操纵车闸，使行驶的自行车减速、停止。A.车把：是省力杠杆，用很小的力可以转动自行车前轮，来控制自行车的运动方向和平衡；B.踏脚：用到了杠杆原理，以飞轮的轮轴为支点，用较长的铁杆来转动链条上的飞轮，可以省力；C.前闸、后闸：是一个杠杆具有省力的作用；D.后轮：作用在轮轴上的变形杠杆，但费

6、力；E.龙头（把手）：通过轮轴可以轻松的控制方向；F.踏脚板与齿轮：作用在轮轴上驱动自行车行走，可以省力；G.刹车闸：车把上的刹把是省力杠杆，人们可以用很小的力作用在车把上就可以使车停止；H.大车轮与小车轴：作用在轮轴上可以加快行驶的速度；I.大齿轮与小齿轮：通过轮轴提高车轮转速；J.车闸把与连杆:是一个省力杠杆，可增大对刹车皮的拉力；K.中轴上的脚蹬和花盘齿轮：组成省力轮轴但脚蹬半径大于花盘齿轮半径；L.自行车手把与前叉轴：组成省力轮轴但手把转动的半径必须大于前叉轴的半径；M.后轴上的齿轮和后轮：组成费力轮轴但齿轮半径必须小于后轮半径。（二）具

7、体介绍一些与力学知识有关的自行车部件：1、车架部件是构成自行车的基本结构体，也是自行车的骨架和主体，其他部件也都是直接或间接安装在车架上的。为了减少快速行驶的阻力，自行车还可以采用流线型的钢管，还有为了减少空气阻力将辐条制成扁流线型。2、外胎：分软边胎和硬边胎两种。软边胎断面较宽，能全部裹住内胎，着地面积比较大，能适宜多种道路行驶。硬边胎自重轻，着地面积小适宜在平坦的道路上行驶，具有阻力小，行驶轻快等优点。3、脚蹬部件：脚蹬部件装配在中轴部件的左右曲柄上，是一个将平动力转化为转动力的装置，自行车骑行时，脚踏力首先传递给脚蹬部件，然后由脚蹬轴转动曲

8、柄，中轴，链条飞轮，使后轮转动，从而使自行车前进。脚踏：可分为整体式脚踏和组合式脚踏。脚踏必须有脚踏面，必须安全可靠，必须转动灵活，具有