12.4 跨学科实践：自行车课件 2024-2025学年教科版物理八年级下册

第12章 机械能 第4节 跨学科实践：自行车 1 知识点1 自行车的结构 1. [2024·日照期末] 机械以各种不 同的形式展现在生活中，成为生活 中不可或缺的部分，如图是自行车 结构图，关于自行车机械的应用， 正确的是( ) 2 A. 螺丝和螺帽：斜面类螺旋简单机械，费距离 B. 脚踏板：属于等臂杠杆 C. 刹车控制器：属于杠杆，能省距离 D. 车龙头：属于轮轴，控制自行车的方向并节省距离 √ 返回 3 2.变速自行车的变速系统是通过改变链条和不同的前、后大 小的齿轮盘的配合来改变车速挡位的。如图所示是变速自行 车的驱动结构简图，它与普通自行车的区别在于，它的后齿 轮由多个半径不同的齿轮共同组成。 4 （1）自行车驱动结构中，后齿轮和后车轮组成一个______ （选填“省力”“费力”或“等臂”）杠杆。 费力 5 （2）爬坡时，应将链条调整至半径较____（选填“大”或“小”） 的后齿轮上，从而达到相对省力的目的。 大 6 （3）前齿轮和后齿轮在共同工作时，其特征是___。 7 A. 相同时间转过的圈数相同 B. 相同时间链条转动的长度相同 C. 相同时间转过的圈数和链条转动的长度均相同 D. 相同时间转过的圈数和链条转动的长度均不相同 √ 返回 8 知识点2 自行车与物理 3. 自行车沿斜坡匀速驶下的过程中，它具有的( ) A A. 重力势能减小，动能不变 B. 重力势能减小，机械能不变 C. 重力势能减小，动能增大 D. 动能不变，机械能增大 返回 9 4. 如图所示，某同学骑自行车在水平路面上匀速运动。下列 说法正确的是( ) B A. 自行车前后的两个用链条连接的齿轮， 前面的大是为了省力 B. 自行车车座较宽是通过增大接触面积来 减小压强，使车座更舒适 C. 自行车受到的重力和地面对自行车的支 持力是一对平衡力 D. 自行车轮胎有许多花纹，是为了减小摩擦 返回 10 5.一辆自行车在水平道路上匀速直线行驶时，前车轮所受的 摩擦力约为，则后车轮所受的摩擦力为____ ；自行车 后车轮的半径约为 ，若它此时链条挂在中间挡位的后 齿轮上（如图所示），其半径为 ，由于前齿轮与后齿轮 由链条连接，所以前、后齿轮受到的链条的拉力相同，若前 齿轮的半径为，脚踏板到轴心的长度为 ，则人蹬 车的力至少应为____ 。（忽略空气阻力，无锁鞋） 30 96 11 【点拨】忽略空气阻力，自行车水平匀速直线行驶时，前车 轮所受摩擦力为阻力，后车轮所受摩擦力为动力，二力平衡, 所以后车轮所受摩擦力 ；对于后车轮的杠杆 来说，设链条对后齿轮的拉力为 ，根据杠杆的平衡条件可 得，即 ， 解得 ，而链条对前齿轮的力与链条对后齿轮的力 大小是一样的，所以对于前齿轮的杠杆来说，设人蹬车的最 13 小力为，根据杠杆的平衡条件可得 ， 即，解得 。 返回 6.自行车（如图）是当今最为绿色环保 的交通工具，请你仔细观察并思考后， 回答下面的问题。 （1）当自行车的脚踏板转到什么位置 时，用力蹬下的效果最好？为什么？ 当自行车的脚踏板转到水平位置时，用力蹬下的效果最好。 这是因为在相同的动力作用下，水平位置时动力臂最大，产 生的转动效果最好。 15 （2）如果小刚搭乘他人骑的自行车， 车没有停稳，就匆忙下车，请用所学 物理知识解释可能发生的现象。 小刚可能向前摔倒，这是由于小刚从 运动的自行车上下来后脚接触地面从而停止运动，但是上身 由于惯性仍然保持向前的运动状态，可能会向前摔倒。 返回 16 7.[2024·枣庄期末] 为响应国家提出的“节能减排，低碳生活” 的号召。质量为 的小丽同学每天坚持骑自行车上学，她 所骑自行车质量为 ，在水平路面上匀速骑行时轮胎与水 平路面的总接触面积为 ，所受阻力为总重力的0.02倍 取 。求： （1）小丽受到的重力。 【解】小丽受到的重力 。 17 （2）她骑行时自行车对路面的压强。 自行车的重力 ，她骑 行时自行车对路面的压力 ，她骑行时自 行车对路面的压强 。 18 （3）若她在水平路面上内匀速骑行了 ，则她骑 行时自行车动力的功率。 她在水平路面上匀速骑行时，动力与所受阻力平衡，大小相 等，故动力 ，骑行 的速度，根据 可得， 她骑行时自行车动力的功率 。 返回 19 知识点3 围绕自行车来探索 8.[2024·西安模拟] 小明每天骑自行车上学。在骑车上坡时， 小明发现即使不踩踏板，自行车也能冲上斜坡一段距离。多 次尝试，他发现在坡底时的速度越大，自行车自行冲上斜坡 的距离就越远。自行车冲上斜坡的最大距离与哪些因素有关 呢？小明提出了下列猜想： A.与其运动到坡底时速度的大小有关； B.与其在斜坡上受到摩擦力的大小有关； C.与其质量的大小有关。 20 （1）为了验证猜想，小明将一左 侧光滑、右侧粗糙的弧形轨道固 ①小明将同一小球从左侧轨道的不同高度自由释放，分别记 下小球冲上右侧轨道的最大距离 ，这是为了探究猜想___ （选填“A”“B”或“C”）。 A 定在水平桌面上，并用小球模拟自行车，如图所示。将小球 从左侧轨道某位置自由释放，小球沿轨道向下运动，继而冲 上右侧轨道，测出小球在右侧轨道运动的最大距离 （不计空气阻力）。 21 ②在探究猜想C时，小明将质量不同的小球由左侧轨道相同 高度自由释放，分别测出它们在右侧轨道运动的最大距离 ， 数据如表所示： 实验次数 1 2 3 4 5 小球质量 20 30 40 50 60 小球冲上轨道的最大距离 30.1 30.2 30.0 30.1 30.0 22 根据表中的数据可得出的结论是：小球冲上轨道的最大距离 与小球的质量______（选填“有关”或“无关”）。 无关 ③将小球由左侧光滑轨道某一高度自由释放，小球在右侧粗 糙的弧形轨道上上升的最大高度______（选填“大于”“小于” 或“等于”）小球在左侧轨道释放时的高度，原因是_________ ____________________________________________________ _________________________。 小于 小球在右侧粗糙的弧形轨道上上升时，克服摩擦力做功，机械能部分转化为内能，机械能减小 24 （2）小明骑自行车上一个陡坡时，沿“ ”形路线骑行，他这 样做是为了______（选填“省力”或“省功”）。 省力 返回 25 $$