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《市南物理》系列专题:生活中的物理(1)

2022/11/9 10:16:42  阅读:112 发布者:

【刊首语】

生活中的物理

物理学科作为自然科学的重要分支,推动了材料、能源、环境和信息等领域的科学技术进步,不仅促进了人类生产生活方式的变革,而且对人类的思维方式、价值观等都产生了深远的影响。随着科技的发展,社会的进步,物理已渗入到人类生活的各个领域,物理就存在于我们的生活中,包罗万象!

身边的事物是取之不尽的,我们在生产生活的过程中,要细心观察,大胆提问,联系我们学过的知识,去分析和解释这些现象。这能够提高我们观察、分析及解决问题的能力,真正做到“从生活走向物理,从物理走向社会”!让我们一起,知物理,懂生活!

简介——

市南区共有12所初中学校,万余名初中学生,80余名物理教师。区域中学生整体素质好,不同学生各有所长,适应未来发展能力强;物理教师教育理念先进,队伍梯队发展均衡,名师和骨干教师占比过半;学科教研氛围浓厚,师生有强烈的终身学习意识。

PART02.

科普读物

>>生活中的物理<<

生活中的物理(一)

 ——自行车篇

撰稿:青岛(市南)海信学校 王海洋

编辑审阅: 陈翠玉

自行车是我们日常生活中一种常见的交通工具,如:普通载重自行车、轻便自行车、山地自行车、儿童自行车、赛车自行车、电动自行车等。它结构简单,方便实用。今天,就让我们来研究一下自行车中所蕴含的物理知识。

这是一种普通的自行车,其中涉及到很多物理知识,包括摩擦、压强等力学知识和反射等光学知识。下面我们具体来分析一下。

(一)自行车中的摩擦力知识

【现象】我们仔细观察自行车,会发现:自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹;车轴、链条处经常上一些润滑油;所有车轴处均有滚珠等。

【解释】自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹,均是通过增大接触面粗糙程度,来增大摩擦力;车轴、链条处经常上一些润滑油,可以使接触面分离,从而使摩擦大大减小;所有车轴处均有滚珠,是变滑动摩擦为滚动摩擦,来减小摩擦,转动方便。此外,刹车时,需要攥紧刹车把,以增大刹车块与车圈之间的压力,从而增大摩擦力;紧蹬自行车前进时,后轮受到的摩擦力方向向前,是自行车前进的动力,前轮受到的摩擦力方向向后,是自行车前进的阻力;自行车靠惯性前进时,前后轮受到的摩擦力方向均向后,这两个力均是自行车前进的阻力。

(二)自行车中的压强知识

【现象】自行车在车轴拧螺母处要加一个垫圈,脚踏板和车座做得扁而平,内胎要充够足量的气体。

【解释】自行车在车轴拧螺母处要加一个垫圈,脚踏板和自行车的车座做得扁而平都是为了增大受力面积,以减小它对脚或身体的压强。

一般情况下,充足气的自行车轮胎着地面积大约为S=2×10cm×5cm=100cm2 =0.01m2。当一个中学生骑自行车前进时,自行车对地面的压力大约为F=500N+150N=650N,可以计算出自行车对地面的压强为p=6.5×104Pa

【相关知识】最早期的自行车并没有轮胎,而是直接用木头轮子,但是使用者们发现这样一来,略微不平整的路面就使得自行车行驶得颠簸异常,而且路面对于轮子的磨损也十分明显,即便后期使用实心硬橡胶代替木头,其效果也不甚明显。后来开始使用空心橡胶作为轮胎材料,早期使用的是充水轮胎,而后来则渐渐发展成使用气体填充。

自行车的内胎充够足量的气体,主要作用有:

1.充气轮胎弹性更好,能够缓冲地面不平整对轮胎造成的冲击,使整个过程不会颠簸,骑车者也更舒适;

2.不同于实心轮胎,由于与路面作用得到缓冲,充气轮胎造成的噪声也小得多;

3.充气轮胎上还可以保有纹路,使其与地面的滚动摩擦力增大,从而使得自行车更为省力;

4.橡胶轮胎本身的特性和充气的缓冲作用使其能够有较长的使用寿命;

5.充气轮胎使得轮胎整体质量更小(相比充水和实心而言),也使得自行车更为轻便。

(三)自行车中的光学知识

【现象】在日常生活中,自行车的后面都装有一个尾灯,它的主要元件是反光镜。自行车尾灯本身不会发光,但通过光学反射原理,在夜里灯光照到的时候,反射光作为提醒,警示后面的车辆和行人。

【解释】自行车后面的尾灯设计很巧妙,是由三个相互垂直的平面镜组成一个立体直角,用其内表面作为反射面,这叫角反射器。当有光线从任意角度射向尾灯时,它都能把光“反向射回”。当光线射向反光镜时,会使后面的人很容易看到。在夜间,当汽车灯光照到它前方的自行车尾灯上,无论入射方向如何,反射光都能反射到汽车上,其光强远大于一般的漫反射光,就如发光的红灯,足以让汽车的司机观察到。

小小自行车中还蕴藏着这么多的物理知识啊!涵盖广,意义深,说明只要善于思考,勤于发现,便能学到知识。

更多精彩,期待你的发现!

转自:青岛市初中物理微教研”微信公众号

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