自行车增大减小摩擦力的措施

有关自行车增大和减小摩擦力的措施

一、自行车的简介

自行车，又称脚踏车或单车，通常是二轮的小型陆上车辆。人骑上车后，以脚踩踏板为动力，是绿色环保的交通工具。英文bicycle或bike的bi意指二，而cycle意指轮。在日本称为“自耘车”；在中国大陆、台湾、新加坡，通常称其为“自行车”或“脚踏车”；在港澳则通常称其为“单车”。有单人自行车，还有双人或多人自行车。

二、自行车的组成

1、车体部分：包括车架、前叉、车把、鞍座和前叉合件等，是自行车的主体。传动部分包括脚蹬、曲柄、链轮、链条、中轴和飞轮等，由人力踩动脚蹬，

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通过以上传动件带动车轮旋转，驱车前行。

2、行动部分：即前后车轮、包括前后轴部件、辐条、轮辋（车圈）、轮胎等。 3、安全装置：包括制动器（车闸）、车灯、车铃、反射装置等。根据需要，还可增加一些附件，如支架、衣架、保险叉、挡泥板、气筒等。另外，装有变速机构的运动车、竞赛车、山地车等还装有变速控制器和前后拨链器等。

4，手脚双动力自行车的组成：在传统自学车的车架上增加了一个合金制成的盒子，盒子内包含着各种传动零件，通过力的相互作用，从而实现了手脚双动力，简单的推拉车把动作，从而实现用车把就能让车子前进，不仅

省力，还能健身。

三、了解摩擦力

摩擦力是两个表面接触的物体相互运动时互相施加的一种物理力。广义地物体在液体和气体中运动时也受到摩擦力。作为借喻摩擦力这个词在日常生活中也经常被用来描述阻碍进展的力量。

四、自行车的构造

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。

车架部件的结构形式有很多，但总体可以分为

两大类：即男式车架和女式车架。 由于自行车是依

靠人体自身的驱动力和骑车技能而行驶的，车架便成为承受自行车在行驶中所产生

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的冲击载荷以及能否舒适、安全地运载人体的重要结构体，车架部件制造精度的优

劣，将直接

影响乘骑的安全、平稳、和轻快。一般辐条是等径的，为了减轻重力，也有制成两端大、中间小的变径辐条，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。

外胎上的花纹是为了增加与地面的摩擦力。山地自行车

的外胎宽度特别宽，花纹较深也是适应越野山地用。

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柄，牙盘，中轴，链条飞轮，使后轮转动，从而使自行车前进。因此脚蹬部件的结构和规格是否合适，将直接影响骑车

人的放脚位置是否合适，自行车的驱动能否顺利进行。

脚踏：可分为整体式脚踏和组合式脚踏。无论什么

款式的脚踏都必须有脚踏面，必须安全可靠，具有一定的防滑性能，可以选用橡胶、塑料或金属材料制造。脚踏必须转动灵活。

4.前叉部件：前叉部件在自行车结构中处于前方部位，它的上端与车把部件相连，车架部件与前管配合，下端与前轴部件配合，组成自行车的导向系统。

转动车把和前叉，可以使前轮改变方向，起到了自行车的导向作用。此外，还可以起到控制自行车行驶的作用。

前叉部件的受力情况属悬臂梁性质，故前叉部件必须具有足够的强度等性质。

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5.链条：链条又称车链、滚子链，安装在连轮和飞轮上。其作用是将脚踏力由曲柄、链轮传递到飞轮和后轮上，带动自行车前进。

链轮：用高强度钢材制成，保证其达到需要的

拉力。

6.飞轮：飞轮以内螺纹旋拧固定在后轴的右端，

与链轮保持同一平面，并通过链条与链

轮相连接，

构成自行车的驱动系统。从结构上可分为单级飞轮和多级飞轮两大类。

单级飞轮又称为单链轮片飞轮，主要由外套、平挡和芯子、千斤、千斤簧、垫圈、丝挡几钢球等零件组成。其单级飞轮工作原理：当向前踏动脚踏是，链条带动飞轮向前转动，这时飞轮内齿和千斤相含，飞轮的转动力通过千斤传到芯子，芯子带动后轴和后轮转动，自行车就前进了。

当停止踏动脚踏板时，链条和外套都不旋转，但后轮在惯性作用下仍然带动芯子和千斤向前转动，当反向踏动脚踏时，外套反向转动，会加速千斤的滑动，使“嗒嗒”声响得更急促。多级飞轮是自行车变速装置中的一个重要部件。多级飞轮是在单级飞轮的基础上，增加几片飞轮片，与中轴上的链轮结合，组成各种不同的传递比，从而改变了自行车的速度。

五、减少自行车摩擦力的办法

1. 自行车的轮胎设计为圆形，比起正方形、三角形，边距圆心的距离相等，因此在滚

动时可以尽可能地减少地面给的滚动摩擦。

2. 在自行车前轴、中轴、后轴，踩脚处等安有钢珠，可以变滑动为滚动，减少摩擦力。

3. 在自行车前轴、中轴、后轴与锁链连接处涂有润滑油，可以减少接触面的光滑程度，

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减少摩擦力。

4. 自行车的设计为流线型，可以减少风阻，即风对自行车的摩擦。

六、增加自行车摩擦力的办法

1. 车的踩脚处设计为网状、鱼鳞状，增大了与手掌、脚掌的接触面粗糙程度，更大限

度地手或脚施给锁链的拉力，加大了刹车时对地面的压力，已达到增大摩擦的目的。

2. 车轮大多是鳞状，可以起到增加粗糙程度的作用，增大摩擦。

3. 刹皮作为人为刹车的媒介，它正常状态下与自行车车轮距离及近，但没有接触，当

按下刹车按钮后，最有效地加大摩擦。

4. 自行车的零点如螺丝与螺帽固定地很紧，可以使减少刹车手给予自行车的力的损失，

使摩擦力更大。

七、总结

自行车的原理与陀螺原理是一样的。1、力和运动的运用

⑴ 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。而在刹车的同时，手用力握紧闸把，增大刹车皮对钢圈的压力以达到制止车轮滚动的目的。

⑵ 弹簧的减振作用。车的坐垫下安有许多根弹簧，利用它的缓冲作用以减小振动

2、压强知识的运用

⑴自行车车胎上刻有载重量。如车载重过量，则车胎受到压强太大而被压破。

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⑵坐垫呈马鞍形，它能够增大坐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。

3、简单机械知识的运用

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：脚踏板与链轮牙盘；后轮与飞轮及龙头与转轴等。

4、功和机械能的知识的运用

⑴ 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

⑵ 动能和重力势能的互相转化。如骑车上坡前，人们要加紧蹬几下，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。

⑶ 整体上自行车是费力机械，一般为省距离才骑自行车。顶风骑车比顶风行走艰难，就是因为骑车费的力被“放大”了。

5、前驱和后驱

[1]自行车属于后驱，即后轮驱动，前轮被动。

[2]自行车由于后驱，笔直骑过后的胎痕一条笔直，一条规则弯曲，笔直的为后轮胎痕，弯曲的为前轮胎痕。

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

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滑。

②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。

③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。

八、心得体会

通过本次观察研究，使我对自行车这种习以为常的交通工具有了更深刻的了解，在学习到了自行车上增大和减少摩擦的做法的基础上，也锻炼了分析物理问题的能力，培养了在生活实践中学习的意识。看起来自行车之所以不被淘汰是有它的科学理由的。希望人们进行短程外出时多采用自行车的方式，从小事做起，减少二氧化碳的排放。同时，多了解生活中常见的交通工具增大、减少摩擦力的方法，有助于我们在意外状况发生时做出紧急处理。

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