魔侠传什么职业厉害:自行车与物理

新课程理念下的典型案例

──自行车与物理

四川成都航天中学　张学军

在初三物理总复习时，考虑到自行车是教材中多次出现过的物理知识应用的典型事例，笔者专门安排了一节复习课“自行车与物理”。设计初衷是通过学生观察、讨论，促进对知识的理解和运用，体会物理与生活的联系，进一步提高学生乐于探究生活中物理现象的兴趣。可是，在实际教学中，学生对该题的讨论进程及结果，大大超出笔者的预料。

上课时，先在讲桌上放一辆自行车。为调动学生讨论的积极性，采用竞赛的形式。将学生分成四人一组，要求学生围绕课题讨论，提出尽可能多的问题，并做出解答，不能解答的，可以留到全班讨论，时间约15分钟。然后，让各个小组在全班交流，提出或解答问题最多的组为优胜。

交流时，学生非常积极，争先恐后地想表明自己的观点。老师把学生提出的问题分类写在黑板上，解答不完善的由其他组补充，相同的问题避免重复。最后学生大致提出并弄清楚了下面几个方面的问题：

一、力学知识

1．摩擦方面

（1）自行车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹，并且使用摩擦大的材料，增大摩擦力。

（2）车轴处经常上一些润滑油，以减小接触面粗糙程度，来减小摩擦力。

（3）所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，来减小摩擦。

（4）刹车时，用力捏紧车闸，以增大刹车块与车圈之间的压力，从而增大摩擦力。

（5）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。

2．简单机械

（1）自行车刹车手闸是一个省力杠杆，车后坐的载物夹也是杠杆。脚踏和中轴大齿轮组成一个省力轮轴，后轮上小齿轮和后轮组成一个费力轮轴。车把和前叉也构成省力轮轴。

（2）自行车上坡走S形路线，相当于增加了斜面的长，可以省力，使上坡更容易。

3．运动方面

（1）自行车的速度约为（3-5）m/s。

（2）以树木为参照物，自行车是运动的；以树木为参照物，自行车是向后退的。

4．压强方面

（1）一般情况下，充足气的自行车前、后轮胎着地总面积大约为S＝100cm2，当一普通的成年人骑自行车前进时，自行车对地面的压力大约为F＝（600N+250N）＝850N，可以计算出自行车对地面的压强约为8．5×104Pa。

（2）自行车的车座较宽大，可以增大人与车座的接触面积，减小对人的压强，人骑座时感到舒服。

（3） 在车轴拧螺母处要加一个垫圈，来增大受力面积，以减小压强。

（4）自行车的脚踏板做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对脚的压强。

（5）自行车的内胎要充够足量的气体，在气体的体积、温度一定时，气体的质量越大，压强越大。

5．惯性方面

（1）当人骑自行车前进时，停止蹬自行车后，自行车仍然前进，是由于它具有惯性。

（2）当人骑自行车前进时，若紧急刹车，一般情况下要先捏紧后刹车，然后再捏紧前刹车，或者前后一起捏紧，这样做是为了防止人由于惯性而向前飞出去。

6．能量转化方面

（1）当人骑自行车下坡时，速度越来越快，是由于下坡时人和自行车的重力势能转化为人和自行车的动能。

（2）当人骑自行车上坡之前要紧蹬几下，目的是增大速度，来增大人和自行车的动能，这样上坡时动能转化为重力势能，能上得更高一些。

（3）自行车的车支架上挂有一个弹簧，在它弹起时，弹簧的弹性势能转化为动能，车支架自动弹起。

（4）自行车在不平的路面骑行时，车坐下被压缩的弹簧产生弹力，弹簧的弹性势能转化为动能，弹簧起到减震作用。

二、声学知识

（1）自行车的金属车铃发声是由于铃盖在不停的振动。

（2）自行车有些部位零件松动时，骑行时引起振动发生。

三、热学知识

（1）在夏天自行车轮胎内的气体不能充得太足，是为了防止自行车爆胎，因为对于质量、体积一定的气体，当温度越高，压强越大，当压强达到一定程度时，若超过了轮胎的承受能力，就会发生爆胎的情况。

（2）用打气筒给自行车车胎打气时，不一会儿气筒壁就会热起来，是因为打气筒的活塞压缩气体做功，气体内能增加，气体内能传给筒壁，使筒壁温度升高。同时打气过程也是克服活塞和筒壁摩擦力做功过程，也使筒壁内能增加，温度升高。

四、光学知识

（1）自行车的后面都装有一个反光镜，它是由许多角反射器组成的。当有光线从任意角度射向尾灯时，它都能把光“反向射回”。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，能引起汽车司机的注意。

（2）自行车铃的金属盖是凸面镜，能成正立、缩小的虚象。

学生能提出并圆满解决这么多问题，出乎我的预料。除此之外，学生还提出了一些其他与自行车有关的问题：

自行车为什么骑行时不倒，特别是拐弯时偏向地面也不倒，但静止时没有支撑就要倒？挡泥板为什么能挡泥？气门芯有什么作用？辐条有什么作用？脚蹬和后轮的转速一样吗？变速自行车是怎样变速的？由于课堂时间有限，也有些知识是学生还未学过的，因此我布置学生下去自己查资料，把学生的兴趣延伸到课外。并要求学生把课堂讨论内容归纳整理，写成小论文。

这个案例给我留下深深的思考：

（1）教学理念决定教学行为。这堂课的指导思想来源于新课程所倡导的“面向全体学生；从生活走向物理，从物理走向社会；注重科学探究，提倡学习方式多样化”的理念。我在进行这节课的教学设计时，紧紧围绕“提高学生物理科学素养”这一核心目标，在教学过程中始终注意面向全体学生、有意识地引导学生发现问题、提出问题，并尝试运用已有经验和知识解决问题。培养学生在解决问题中获取新知识、信息交流能力与合作学习的能力。

（2）学生有巨大的学习潜能。通过这节课的教学，使我认识到教师只要运用科学的教学方法，给学生创造自主学习的机会，鼓励学生对问题进行讨论、甚至争论，就让学生的潜能在思维碰撞的过程中产生出智慧的火花。从这节课看，学生的讨论激烈、细致、深入，涉及到的知识面非常广，大大地充实了教学内容。

（3）教学相长。学生是教师学习的宝贵资源，也许学生的专业知识不如教师，但学生那里有许多值得教师学习的东西，特别不能低估学生的群体效应。如学生的讨论、争论，他们互相启发，提出了许多有新意的见解，让教师从中受到许多启发，课堂上学生思维活跃、敢想敢说的特点，给老师留下深刻的印象。

今后在教学工作中，还要不断地探索，彻底改变落后的教学观念，将新课程理念真正落到实处。