資源簡(jiǎn)介

(共40張PPT)
第4節(jié) 跨學(xué)科實(shí)踐：自行車
第十二章 機(jī)械能
感悟新知
自行車是由人力腳踏驅(qū)動(dòng)、有兩個(gè)車輪的陸地交通車輛，俗稱自由車、腳踏車或單車，又因中國(guó)最早的自行車是從國(guó)外過來，所以中國(guó)人又曾叫自行車為“洋馬兒”。
自行車的優(yōu)點(diǎn)有很多，如無污染、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)
單、物美價(jià)廉、使用和維修方便，既能代步和運(yùn)載貨物，還能用于體育鍛煉等。
感悟新知
追溯起源
世界上第一批真正實(shí)用型的自行車出現(xiàn)于19 世紀(jì)初。1817 年，德國(guó)人德萊斯在法國(guó)巴黎發(fā)明了帶車把的木制兩輪自行車。如圖2 所示，它只有兩個(gè)輪子而沒有傳動(dòng)裝置，人騎在上面，需用兩腳蹬地驅(qū)車向前滾動(dòng)，在前輪上加了一個(gè)控制方向的車把，可以改變前進(jìn)的
方向。但是騎車依然要用兩只腳，一下
一下地蹬踩地面，才能推動(dòng)車子向前滾動(dòng)。
感悟新知
任務(wù)一 自行車的結(jié)構(gòu)
1. 類型 普通自行車、公路自行車、健身自行車、場(chǎng)地自行車、山地車、速降自行車、兒童自行車、旅行自行車、死飛自行車、多人自行車、折疊自行車、BMX 自行車等。
感悟新知
2. 結(jié)構(gòu) 自行車通常由車架、輪胎、腳踏、剎車、鏈條等25 個(gè)部件組成(如圖1 所示)。它的工作系統(tǒng)一般分為支撐系統(tǒng)、輪組系統(tǒng)、變速系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、避震系統(tǒng)等。
感悟新知
深度思考(1)支撐系統(tǒng)：自行車的支撐系統(tǒng)是自行車的
“骨架”，起到整合各種零配件及支撐騎行者的作用。它是由哪些部分組成的？
深度理解：
支撐系統(tǒng)：車架、車把、車座和座桿。
感悟新知
(2)輪組系統(tǒng)(滾動(dòng)系統(tǒng))：輪組系統(tǒng)是連接車輪和車架的部分，自行車的動(dòng)力傳輸都必須要經(jīng)過輪組傳動(dòng)給輪胎。它是由哪些部件組成的？
深度理解：
輪組系統(tǒng)(滾動(dòng)系統(tǒng))：輪圈、輻條等。
感悟新知
(3)變速系統(tǒng)：變速系統(tǒng)是更改齒盤和飛輪的齒輪比來改變速度。
(4)剎車系統(tǒng)：騎行者可以操縱車閘，使行駛的自行車減速、停駛，確保行車安全。它是由哪些部件組成的？
深度理解：
剎車系統(tǒng)：剎車把手等。
感悟新知
(5)避震系統(tǒng)：騎行過程 中，通過懸掛、減震等方式，減少車身與地面碰撞時(shí)所產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)，提高騎行舒適性和穩(wěn)定性的裝置。
感悟新知
任務(wù)二 自行車與物理
自行車的工作原理
騎行者通過腳蹬施加力，經(jīng)過齒盤、鏈條等傳遞到飛輪，從而驅(qū)動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)。車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)自行車前進(jìn)，同時(shí)騎行者可以通過車把控制行駛方向。當(dāng)需要減速或停車時(shí)，騎行者可以操作剎車把手，通過剎車線拉動(dòng)剎車片與車輪摩擦，從而降低車速或停車。
感悟新知
2. 自行車中的物理
觀察1：自行車上的機(jī)械
(1)自行車上的杠桿
例如：自行車的車閘是省力杠桿；
分析：如圖4 所示，剎車把手的動(dòng)力臂大于阻力臂，因此動(dòng)力F1 小于阻力F2，故自行車的車閘是省力杠桿。
感悟新知
(2)自行車上的輪軸
例如：如圖5 所示，中軸上的腳蹬和齒盤組成省力輪軸；
分析：由于腳蹬
半徑大于齒盤半徑，
所以作用在腳蹬上的
動(dòng)力F 就小于齒盤上
的阻力，因此騎行比走路更省力。
感悟新知
觀察2：自行車的輪胎
(1)分析：輪胎是由橡膠做成的。
(2)優(yōu)點(diǎn)：首先，橡膠具有出色的耐磨性，這意味著輪胎的使用壽命會(huì)更長(zhǎng)。其次，橡膠的彈性極佳，作為輪胎材料可以吸收大量振動(dòng)能量，有助于自行車在行駛過程中保持平穩(wěn)，減輕震動(dòng)和顛簸感。
感悟新知
觀察3：自行車部件的舒適性
(1)自行車座設(shè)計(jì)成馬鞍形
原因：自行車的車座較寬大，可以增大人與車座的接觸面積，減小對(duì)人的壓強(qiáng)，使人騎坐時(shí)感到舒服。
感悟新知
觀察思考4：自行車的傳動(dòng)
(1)自行車傳動(dòng)的原因：如圖6 所示，人在自行車上借助車上設(shè)置的省力杠桿，利用大齒輪帶小齒輪的快速轉(zhuǎn)動(dòng)的原理，使自行車的輪胎輕快地運(yùn)轉(zhuǎn)。
感悟新知
(2)人騎自行車比走路運(yùn)動(dòng)快的原因
①自行車和走路都是靠摩擦力驅(qū)動(dòng)的。但是騎車時(shí)受到的摩擦力更小。原因是車輪受到的滾動(dòng)摩擦力比人鞋底受到的靜摩擦力要小得多，根據(jù)P=Fv可知，在功率一定時(shí)，阻力越小，行駛的速度越大。
感悟新知
②當(dāng)我們?cè)诼飞闲凶邥r(shí)，身體的重心是在上下發(fā)生著變化的。如圖7 所示，人走路時(shí)，后腳蹬地重心升高，人要克服重力做功，前腳落地重心降低，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。而在我們騎自行車的時(shí)候，重心位置基本是保持不變的，沒有額外的消耗。
感悟新知
深度理解
1.從摩擦的角度來看，自行車運(yùn)動(dòng)時(shí)車輪與地面的滾動(dòng)摩擦比人走路時(shí)鞋底與地面的靜摩擦要小，所以騎自行車比走路省力。
2. 自行車車把的手柄處有許多花紋、自行車的腳蹬表面有很多花紋，是利用增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦的。
3. 自行車的腳蹬設(shè)計(jì)成扁而平，是為了減小壓強(qiáng)。
感悟新知
知識(shí)拓展
如圖8， 人在水平路面上勻速騎行時(shí),自行車處于平衡狀態(tài),此時(shí)所受的力是平衡力, 即在豎直方向所受的重力G(G=mg)及人對(duì)自行車的壓力F 壓和支持力FN 相互平衡；在水平方向所受的人對(duì)車的動(dòng)力F 及地面對(duì)自行車的阻力f 和空氣阻力f′相互平衡。
感悟新知
在以“自行車中的物理知識(shí)”為主題的小論壇上，小
明列舉的以下觀點(diǎn)中錯(cuò)誤的是( )
A. 輪胎上有花紋——增大摩擦力
B. 用鋁合金做車架——可減輕車身質(zhì)量
C. 剎車把手是杠桿——可以省力
D. 停止蹬車，車仍運(yùn)動(dòng)——車受到慣性作用
例 1
感悟新知
解析：輪胎上有花紋是在壓力一定時(shí)，通過增加接觸面的粗糙程度來增大摩擦力，故A 正確；車架為鋁合金材質(zhì)，密度較小，在體積一定的情況下，整車質(zhì)量較小，故B 正確；自行車的剎車把手相當(dāng)于杠桿，且動(dòng)力臂大于阻力臂，所以剎車把手屬于省力杠桿，故C 正確；停止蹬車，車還能繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)檐嚲哂袘T性，慣性是物體本身的一種屬性，不是力，不能說車受到慣性作用，故D 錯(cuò)誤。
答案：D
感悟新知
1. 如圖，在小明騎自行車勻速上坡的過程中，他的( )
A. 動(dòng)能減小
B. 重力勢(shì)能減小
C. 機(jī)械能不變
D. 機(jī)械能增加
D
感悟新知
任務(wù)三 圍繞自行車來探索
活動(dòng)1 拆裝自行車
1. 保養(yǎng)和維護(hù)方法
(1)材料與工具
材料：去污防銹劑、鏈條清潔劑、潤(rùn)滑油等。
工具：洗鏈器、毛刷、抹布。
安全警示
駕駛自行車必須年滿12 周歲。
駕駛電動(dòng)自行車必須年滿16 周歲。
感悟新知
(2)維護(hù)保養(yǎng)的過程
清洗：
①如圖9 甲，向油污處噴去污除銹劑和鏈條清潔劑。
②如圖乙，用毛刷清除齒盤和鏈條上的油和泥。
③如圖丙，用洗鏈器清潔鏈條。
④如圖丁，用浸水的抹布清潔車架、輪圈和腳蹬。
感悟新知
潤(rùn)滑：①如圖10 甲潤(rùn)滑剎車線。
②如圖乙給鏈條、齒盤上防銹劑和鏈條油。
安全警示
在轉(zhuǎn)動(dòng)鏈條的過程中，要注意手不能離齒盤太近，謹(jǐn)防手指被鏈條和鏈輪卡住。
感悟新知
2. 拆解與組裝、維修與調(diào)試
(1)輪胎
①漏氣原因：可能是輪胎被釘子等尖銳物刺穿，或者是氣嘴老化、密封不嚴(yán)等。應(yīng)仔細(xì)觀察和逐一排查，確定漏氣原因。
感悟新知
②修補(bǔ)輪胎：如果輪胎被刺穿，可以使用專用的輪胎修補(bǔ)工具進(jìn)行修補(bǔ)。修補(bǔ)時(shí)需要注意將輪胎內(nèi)部完全清潔干凈，確保沒有雜物和水分，然后按照修補(bǔ)工具的說明進(jìn)行操作。如果氣嘴老化或損壞，需要更換新的氣嘴。
感悟新知
輪胎磨損更換：
①磨損情況：定期檢查輪胎花紋深度、表面是否有裂紋
等，如果發(fā)現(xiàn)輪胎磨損嚴(yán)重或出現(xiàn)異常磨損，需要及時(shí)更換；
②更換輪胎：根據(jù)自行車的類型、用途以及行駛路況等因素，選擇合適的輪胎。例如，山地車需要選擇防滑性能好的輪胎，而公路車則需要選擇輕便且滾動(dòng)阻力小的輪胎。
感悟新知
知識(shí)拓展
輪胎安裝與調(diào)試技巧：
如圖12 所示，首先將車輪從車架上卸下，然后將舊輪胎拆下并清潔，接著將新輪胎的側(cè)胎邊嵌入輪圈中，再將另一側(cè)胎邊也嵌入輪圈，直至整個(gè)輪胎完全安裝到位，最后調(diào)整輪胎的氣壓至合適范圍。
感悟新知
輪胎磨損更換：
①磨損情況：定期檢查輪胎花紋深度、表面是否有裂紋等，如果發(fā)現(xiàn)輪胎磨損嚴(yán)重或出現(xiàn)異常磨損，需要及時(shí)更換；
②更換輪胎：根據(jù)自行車的類型、用途以及行駛路況等因素，選擇合適的輪胎。例如，山地車需要選擇防滑性能好的輪胎，而公路車則需要選擇輕便且滾動(dòng)阻力小的輪胎。
感悟新知
調(diào)試與檢查
安裝好輪胎后，需要進(jìn)行調(diào)試和檢查，首先檢查輪胎是否安裝牢固，有無晃動(dòng)現(xiàn)象，然后調(diào)整車輪的軸向間隙和徑向間隙，確保車輪轉(zhuǎn)動(dòng)靈活且無擺動(dòng)，最后進(jìn)行試騎，檢查輪胎的舒適性和穩(wěn)定性。
感悟新知
(2)剎車
剎車失靈原因：
①如圖13 甲剎車線松弛或斷裂；②如圖乙剎車片與輪轂間隙過大；③剎車系統(tǒng)存在油污。
感悟新知
剎車片磨損更換步驟：
①拆卸舊剎車片：使用專業(yè)工具拆卸已磨損的剎車片，注意操作過程中不要損壞其他部件；
②安裝新剎車片：選擇與原剎車片相同規(guī)格的新剎車片，按照拆卸的相反順序進(jìn)行安裝，確保新剎車片安裝牢固，不會(huì)晃動(dòng)或脫落；
③調(diào)整剎車片間隙：安裝完成后，需要調(diào)整新剎車片與輪轂之間的間隙，使其保持在合適范圍內(nèi)，確保剎車效果良好。
感悟新知
拓展提升
剎車線調(diào)試與優(yōu)化
1. 調(diào)試剎車線松緊度；
2. 定期檢查剎車線的磨損情況；
3. 優(yōu)化剎車線布局，可以減少線管摩擦，提高響應(yīng)速度，在不影響使用的前提下，可以嘗試調(diào)整剎車線的走向和固定位置，以達(dá)到更好的使用效果。
感悟新知
(3)車把
①車把松動(dòng)原因：通常由于緊固螺絲松動(dòng)或車把軸承磨
損導(dǎo)致，需先確定具體原因；
②螺絲緊固處理：使用合適的工具，對(duì)松動(dòng)的螺絲進(jìn)行緊固，注意力度適中，避免損壞螺紋；
③軸承調(diào)整與更換：如車把軸承出現(xiàn)磨損，需進(jìn)行調(diào)整或更換，以確保車把穩(wěn)定性和安全性。
感悟新知
活動(dòng)2 自行車征文與展示
下面是姜楠同學(xué)撰寫的論文，供同學(xué)們欣賞。
主題：自行車與體能訓(xùn)練
自行車騎行不僅是一種健康的生活方式，更是一種探索自然之美的絕佳途徑。騎行在藍(lán)天白云下，穿梭在青山綠水間，讓身心沐浴在自然的懷抱中，感受那份純凈與美好。
感悟新知
騎自行車作為一項(xiàng)有氧運(yùn)動(dòng)，對(duì)人體好處多多。
騎自行車有助于開發(fā)大腦、改善體質(zhì)。騎自行車是異側(cè)支配運(yùn)動(dòng)，能提高神經(jīng)系統(tǒng)的敏捷性，有效鍛煉下肢的肌肉，起到鍛煉身體、改善體質(zhì)的作用。
感悟新知
騎自行車能瘦身減肥。騎車過程中能消耗人體過剩的熱量，長(zhǎng)期堅(jiān)持，能起到顯著的減肥效果。
騎自行車能減小壓力，放松心情。騎自行車可以讓身體釋放內(nèi)啡肽，讓人感覺舒暢。沿途還能欣賞美好的景色，減小心理壓力，預(yù)防心理疾病。
自行車騎行是一種健康、環(huán)保、有趣的運(yùn)動(dòng)方式。讓我們騎上自行車，暢游在自然中，感受大自然的神奇魅力，享受騎行帶來的快樂和自由。
感悟新知
展示交流
小論文寫作注意事項(xiàng)與構(gòu)思：
1. 選題新穎：參考教材中的主題進(jìn)行選題，選擇一個(gè)具有創(chuàng)新性和實(shí)用價(jià)值的主題。
2. 資料收集： 廣泛查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn), 了解自行車領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì), 為自己的研究提供有力支撐。
3. 結(jié)構(gòu)清晰：合理安排論文結(jié)構(gòu), 確保層次分明、邏輯嚴(yán)謹(jǐn)。小論文應(yīng)包括引言、正文和結(jié)論三個(gè)部分。
4. 語言規(guī)范：使用準(zhǔn)確、簡(jiǎn)潔、專業(yè)的語言進(jìn)行表述, 避免口語化、文學(xué)化等不當(dāng)表達(dá)方式。
課堂小結(jié)
跨學(xué)科實(shí)踐：自行車
組成部分
材料
工具
支撐系統(tǒng)
輪組系統(tǒng)
變速系統(tǒng)
剎車系統(tǒng)
避震系統(tǒng)
維護(hù)保養(yǎng)材料和工具

展開更多......

收起↑