- 相关推荐
探究自行车变速的原理
探究自行车变速的原理
（一） 研究小组人员
课题组成员：初三直升班陈可凡、郑满潮
（二）课题研究的目的
生活处处有物理，物理知识能广泛运用于生活中的各个领域。但是与生活相关的一些物理现象的原理我们会感到迷惑。例如自行车，自行车经过多年来的更新换代，已经变得与初代的自行车有所区别，变速meiwen.anslib.com已经成为很多自行车都有的功能。现在，就让我们探究一下自行车变速的原理，解开大家的迷惑，从而操作自行车时更加得心应手。
（三）课题研究的步骤
1、确定探究的方向
2、实物探究，收集数据
3、研究数据，得出结论
（四）课题组分工
陈可凡：实验探究、数据排版
郑满潮：实物探究、图片收集
（五）研究过程
1、分析变速自行车的结构
通过收集到的各种资料显示，大多数变速自行车的结构如下图所
示
而自行车的变速系统：
前变速器
工作原理：拨动前拨把，通过变速线，拉动前后变速器，变速器改变位置而改变了链条的位置，因此链条可以跳到不同的齿轮上，而改变速度（俗称重度）。
2、数据分析 那众所周知，自行车变速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快慢的。因此我们只要列举以下2种方案进行分析，就能知道自行车变速与齿轮大小的关系：
（1）前齿轮最小，后齿轮也最小
（2）前齿轮最小，后齿轮最大
（3）前齿轮最大，后齿轮最小
（4）前齿轮最大，后齿轮也最大
（前轮半径R前、后轮半径R后恒定）
方案（1）：
如图所示
方案（2）：
如图所示
方案（3）
如图所示
方案（4）
如图所示
3、对照实验 结合生活实际情况（后轮半径R恒定，前齿轮的轴半径r恒定，自行车前齿轮坐匀速圆周运动），当自行车前齿轮的轴运动状态保持不变时：
① 对比方案1、2（3、4同理）：
此时2种方案前齿轮的轴运动状态完全一致，则前齿轮的轴角速度ω相等，在同一个轮轴中，轮的角速度与轴的角速度相同，所以前齿轮的线速度均为
VB=ω*rB
方案1中后齿轮线速度为
VA=VB=ω*rB
后轮的线速度为
V1=(ω*rB*R)/rA
方案2中后齿轮受力为
VC=VB=ω*rB
后轮的线速度为
V2=(ω*rB*R)/rc
而rA＜rC
所以V1＞V2
②
③ 对比方案1、3（2、4同理）
此时2种方案前齿轮的轴运动状态完全一致，则前齿轮的轴角速度ω相等，在同一个轮轴中，轮的角速度与轴的角速度相同，所以
方案1中前齿轮线速度为
VB=ω*rB
后齿轮线速度为
VA=VB=ω*rB
后轮的线速度为
V1=(ω*rB*R)/rA
方案3中前齿轮线速度为
VD=ω*rD
后齿轮线速度为
VA=VD=ω*rD
后轮的线速度为
V3=(ω*rD*R)/rA
而rB＜rD
所以V1＜V3
（六）得出结论
通过总结上述方案对比，我们会发现，如果自行车的前齿轮越小，后齿轮越大，速度越慢；如果自行车的前齿轮越大，后齿轮越小，速度越快。
（七）反思
由于我们掌握的知识不够全面，实验可能会有一点局限性，但有关理论我们都已经做过相关的研究，结论大体上还是正确的，具有真实性。
【探究自行车变速的原理】相关文章：
变速自行车作文11-05
汽车无级变速器组成原理与检修04-30
汽车自动变速器结构原理及维护05-02
自动变速器故障检查方法探究04-27
丰田U341E型自动变速器齿轮变速机构传动原理分析04-26
关于全站仪自由设站原理及精度的探究04-30
大学英语体验式教学的教育原理探究04-27
天津变速05-02