資源簡介

(共23張PPT)
第12章 機械能
跨學科實踐：
自行車
4
01
通過觀察，了解自行車的基本結構和各部件名稱。
02
認識自行車中的簡單機械及工作原理。
03
經歷自行車拆解、保養、組裝與調試的實踐過程，培養動手操作能力。
一、自行車的結構
1.常見的自行車分類。
一、自行車的結構
2.自行車主要由 系統、 系統、_____系統、剎車系統、避震系統等組成。
支撐
輪組
變速
前叉
輻條
輪胎
輪圈
剎車把手
變速把手
車把
大梁
車座
座桿
后上叉
變速器
飛輪
導輪
后下叉
鏈條
齒盤
曲中柄
腳蹬
活動1　觀察自行車，思考以下問題：
1.觀察一輛自行車，看一看自行車上有哪些簡單機械。想一想，這些機械有什么作用？
二、自行車與物理
剎車把手
省力
輪軸（腳蹬、曲中柄與齒盤）
斜面
省力
輪軸
省距離
F1
F2
l2
l1
省力
輪軸
F1
F2
l1
l2
F1
l2
F2
l1
省力杠桿
2.觀察自行車的輪胎，看一看輪胎是由什么材料做成的。想一想，這種材料有什么優點？為什么自行車輪胎有花紋？
輪胎采用高彈性橡膠做成，高彈性橡膠不僅能增強輪胎的耐用性，還能有效減少震動，提升騎行的舒適度。此外，輪胎、車把手和腳踏板上的花紋設計，是在壓力一定時，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力。
3.觀察自行車的各種部件，想一想，哪些設計增強了騎行的舒適性？
馬鞍型坐墊：自行車的坐墊設計成馬鞍型，能夠增大與人體的接觸面積，從而有效減小臀部承受的壓強。
馬鞍型坐墊
3.觀察自行車的各種部件，想一想，哪些設計增強了騎行的舒適性？
前叉減震器、后叉避震器：減震器是自行車的重要組件，能夠減小在崎嶇的路面上騎行時的顛簸程度，并有效限制震動傳遞到騎行者的身體。
車座下的彈簧：在崎嶇的路面上騎行時，車座下的彈簧發生彈性形變，起到減震作用，從而提高騎行的舒適度。
3.觀察自行車的各種部件，想一想，哪些設計增強了騎行的舒適性？
橡膠輪胎、較低的胎壓也能夠有效過濾掉部分路面的顛簸，從而減少自行車傳遞到身體的震動。
腳蹬設計得較寬，是為了增大與腳的接觸面積，
從而減小腳部承受的壓強，提高騎行的舒適度。
4.觀察自行車是如何傳動的，想一想，為什么自行車比人運動得快？
自行車能前進依靠的是人對腳蹬施加的力，通過鏈條傳遞到后輪，當我們用力蹬腳蹬時，傳動裝置將力傳遞到后輪，使后輪能夠克服地面的摩擦力和其他阻力前進，當中軸上的大齒輪轉動一圈時，它能帶動后輪的小齒輪轉動多圈，因此人每蹬一圈，車輪帶動自行車移動的距離遠大于人腳蹬一圈的距離。
學以致用
1.(2024·日照期末) 機械以各種不同的形式展現在生活中，成為生活中不可或缺的部分，如圖是自行車結構圖，關于自行車機械的應用，正確的是(　　)
A.螺絲和螺帽：斜面類螺旋簡單機械，費距離
B.腳踏板：屬于等臂杠桿
C.剎車控制器：屬于杠桿，能省距離
D.車龍頭：屬于輪軸，控制自行車的方向并節省距離
A
2.如圖所示，某同學騎自行車在水平路面上勻速運動。下列說法正確的是(　　)
A.自行車前后的兩個用鏈條連接的齒輪，前面的大是為了省力
B.自行車車座較寬是通過增大接觸面積來減小壓強，使人更舒適
C.自行車受到的重力和地面對自行車的支持力是一對平衡力
D.自行車輪胎有許多花紋，是為了減小摩擦
B
三、圍繞自行車來探索
活動2　拆裝自行車
活動3　自行車主題征文與展示
請你根據教材上的提示，查閱資料，在家長或老師的指導下完成活動。
(2024·西安模擬)小明每天騎自行車上學。在騎車上坡時，小明發現即使不踩踏板，自行車也能沖上斜坡一段距離。多次嘗試，他發現在坡底時的速度越大，自行車自行沖上斜坡的距離就越遠。自行車沖上斜坡的最大距離與哪些因素有關呢？小明提出了下列猜想：
A.與其運動到坡底時速度的大小有關；
B.與其在斜坡上受到摩擦力的大小有關；
C.與其質量的大小有關。
學以致用
(1)為了驗證猜想，小明將一左側光滑、右側粗糙的弧形軌道固定在水平桌面上，并用小球模擬自行車，如圖所示。將小球從左側軌道某位置自由釋放，小球沿軌道向下運動，繼而沖上右側軌道，測出小球在右側軌道運動的最大距離s(不計空氣阻力)。
①小明將同一小球從左側軌道的不同高度自由釋放，分別記下小球沖上右側軌道的最大距離s，這是為了探究猜想　 　(選填“A”“B”或“C”)。
A
②在探究猜想C時，小明將質量不同的小球由左側軌道相同高度自由釋放，分別測出它們在右側軌道運動的最大距離s，數據如表所示：
根據表中的數據可得出的結論是：小球沖上軌道的最大距離與小球的質量　　 (選填“有關”或“無關”)。
無關
實驗次數 1 2 3 4 5
小球質量m/g 20 30 40 50 60
小球沖上軌道的 最大距離s/cm 30.1 30.2 30.0 30.1 30.0
③將小球由左側光滑軌道某一高度自由釋放，小球在右側粗糙的弧形軌道上上升的最大高度　 　(選填“大于”“小于”或“等于”)小球在左側軌道釋放時的高度，原因是_____________________________________
　　　　　　　　　　　　　 。
小于
小球在右側粗糙的弧形軌道上上升時，
克服摩擦力做功，機械能減小
(2)小明騎自行車上一個陡坡時，沿“S”形路線騎行，他這樣做是為了
　　 (選填“省力”或“省功”)。
省力
1.(2024·平涼莊浪縣三模)自行車是一種低碳環保的交通工具，它的結構及使用與物理知識密切相關。下列對應關系正確的是(　　)
A.自行車輪胎表面的花紋——減小摩擦力
B.自行車車座寬大——增大壓強
C.騎自行車上坡時加速——增大慣性
D.自行車車把上的剎車閘——省力杠桿
D
2.(2024·遼寧模擬)自行車中蘊含著大量的物理知識，自行車及其“尾燈”內部的結構圖如圖所示。關于該自行車，下列說法中正確的是(　　)
A.自行車的車座是馬鞍形的，
這是為了減小壓力
B.自行車輪胎與地面之間的
摩擦屬于有害摩擦
C.夜晚自行車尾燈在后方汽車車燈的照射下會很亮，但它不是光源
D.如果增大自行車車輪的直徑，騎車時會更省力
C
3.變速自行車的變速系統是通過改變鏈條和不同的前、后大小的齒輪盤的配合來改變車速擋位的。如圖所示是變速自行車的驅動結構簡圖，它與普通自行車的區別在于，它的后齒輪由多個半徑不同的齒輪共同組成。
(1)自行車驅動結構中，后齒輪和后車輪組成一個　　 (選填“省力”
“費力”或“等臂”)杠桿。
費力
(2)爬坡時，應將鏈條調整至半徑較　　(選填“大”或“小”)的后齒輪上，從而達到相對省力的目的。
(3)前齒輪和后齒輪在共同工作時，其特征是　　。
A.相同時間轉過的圈數相同
B.相同時間鏈條轉動的長度相同
C.相同時間轉過的圈數和鏈條轉動的長度均相同
D.相同時間轉過的圈數和鏈條轉動的長度均不相同
大
B

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