假如物理考試以自行車爲題

假如把我國比作一個自行車的王國，那麼，青少年學生就是這王國中最忠實的臣民。無論是晴空萬里，還是風雨交加，他們騎着這心愛的坐騎，奔馳在上學和放學的路上。作爲我們出行的好夥伴，我們喜歡它，愛護它。但你有沒有想過，在這個小夥伴身上，可以發現許多與物理有關的知識，無論是它的構造還是在使用的過程中，不信請看。

1、穩定性的知識

自行車之所以在行駛過程中不會傾倒，主要得益於物理學原理的應用。大家知道，凡是高速轉動的物體，其轉動方向會保持不變，物體便不會傾倒，這同旋轉的陀螺不會傾倒是一個道理。我們騎自行車是在前進的方向上給自行車一個力，使車輪轉動起來，車輪就能保持在一種平衡狀態，在利用車把轉動加以調節，自行車就可以往前行進了，一旦停下來，這種平衡沒了，自行車就會傾倒。

2、摩擦力知識

1）啓動、行駛過程中的摩擦力

當自行車啓動或行駛時，在鏈條驅動下，後輪逆時針轉動，輪胎與地面接觸處相對於地面有向後運動的趨勢，故地面對後輪施加向前的摩擦力，該摩擦力是自行車向前運動的動力。在此力的作用下，自行車整體具有向前運動的趨勢，自行車的前輪胎於地面接觸處具有向前運動的趨勢，則地面對前輪產生向後的摩擦力，在該摩擦力的作用下，前輪便沿着後輪相同的方向轉動起來，自行車向前運動，因此，人們也將後輪稱爲主動輪，前輪稱爲從動輪。當下雨或下雪天，地面摩擦力變小，自行車很容易摔倒，即平常說的打滑，其道理就在於此。自行車上輪胎上凹凸不平的花紋，就是爲了增大摩擦力。

2）剎車過程中的摩擦力

摩擦力不僅關係到自行車的啓動，對自行車的制動也非常關鍵。如果剎車性能不好，騎車人的安全就得不到保障。人捏剎車柄，使剎車線帶動剎車塊與輪胎靠緊，產生摩擦力，使自行車減速，最終停下來。摩擦力的大小取決於壓力的大小和接觸面的粗糙程度。新、舊兩輛自行車，在相同的速度下，用近似相同的力捏剎車柄，新車制動快，原因是舊車的剎車塊和車胎磨得比較光滑，產生的摩擦力很小。另外在自行車的手把、腳踏板、等處，做有凹凸不平的花紋這也是通過增加接觸面的粗糙程度來增大摩擦。

3、減震系統

自行車裝有減震器。自行車共有5個地方進行了減震處理：三腳架、鞍座、車頭和前後輪胎，其中三腳架、鞍座、車頭運用彈簧減震，車身則靠輪胎減震。自行車震動時，整個車身具有了形變性，使人落下時與車身接觸的時間增長，受力變小，提高了舒適性。好比人從高處跳到水泥地上，腳會感到疼，如果在地面上鋪上軟墊，人再往下跳，即使是相同高度，感覺也不會那樣劇烈。通過減震不僅使騎車人感到舒適，也減少了自行車的磨損。

4、壓強知識

1）自行車車胎上刻有載重量。如車載過重，則車胎受到壓強太大而被壓破。

2）坐墊呈馬鞍型，它能夠增大坐墊與人體的接觸面積以減小臀部所受壓強，使人騎車不易感到疲勞。

3）在夏天車輪氣打足，則輪胎在強烈的陽光照射下，往往會爆胎，這是因爲輪胎中氣體在陽光照射下，吸收熱量，溫度升高，受熱膨脹，壓強增大，故車胎易爆。

4）氣門芯的作用：充氣內胎上的氣門芯，起着單向閥門的作用，只讓氣體進入，不讓氣體外漏，方便進氣，保證充氣內胎的密封。

5、簡單機械的知識

1）槓桿知識

A、控制前輪轉向的槓桿：自行車的車把，是省力槓桿，人們用很小的力就能轉動自行車前輪，來控制自行車的運動方向和自行車的平衡。

B、控制剎車閘的槓桿：車把上的閘把是省力槓桿，人們用很小的力就能使車閘以較大的壓力壓到車輪的鋼圈上。

2）輪軸知識

A、中軸上的腳蹬和花盤齒輪：組成省力輪軸（腳蹬半徑大於花盤齒輪半徑）。

B、自行車手把與前叉軸：組成省力輪軸（手把轉動的半徑大於前叉軸的半徑）。

C、後軸上的齒輪和後輪：組成費力輪軸（齒輪半徑小於後輪半徑）。

6、功和機械能的知識運用

1）根據功的原理：省力必定費距離。因此人們在上坡時，常騎“S形”路線就是這個道理。

2）動能和重力勢能的`相互轉化。

如騎車上坡前，人們往往要加緊蹬幾下，就容易上去些，這裏是動能轉化爲勢能。而騎車下坡，不用蹬，車速也越來越快，此爲勢能轉化爲動能。

7、慣性定律的運用

快速行駛的自行車，如果突然把前輪剎住，後輪爲什麼會跳起來。這是因爲前輪受到阻力而突然停止運動，但車上的人和後輪沒有受到阻力，根據慣性定律，人和後輪要保持繼續向前的運動狀態，所以後輪會跳起來。切記下坡或高速行駛時，不能單獨用自行車的前閘剎車，否則會出現翻車事故！

8、光學知識

自行車上的紅色尾燈，不能自行發光，但是到了晚上卻可以提醒汽車司機注意。因爲自行車的尾燈是由很多蜂窩狀的“小室”構成的，而每一個“小室”是由三個約成90度的反射面組成的。這樣在晚上時，當後面汽車的燈光射到自行車尾燈上，就會產生反射光，由於紅色醒目，就可以引起司機的注意。人面對車鈴，會看到自己的像，這是因爲車鈴蓋形狀相當於一個凸面鏡，人看到的是因反射而成的正立縮小的虛像。