全國青少年科技創(chuàng)新大賽獲獎作品選(二) (論文類) 物理學(xué)科論文 對自行車前后輪受摩擦力方向的研究 湖北省黃石市第七中學(xué)徐晶晶 輔導(dǎo)教師 徐艷紅 (全國一等獎) 摘要:在研究性學(xué)習(xí)課中,我在徐艷紅老師指導(dǎo)下進(jìn)行了對自行車前后輪受地面摩擦力方向的實驗研究,經(jīng)過反復(fù)的實驗探索和思考,我總結(jié)出六種有趣有效的判斷方法,并充分認(rèn)識到摩擦力方向與相對運動方向或相對運動趨勢方向相反。
自行車能前進(jìn)靠的是地面的摩擦力。我們要了解自行車的運動原理,首先就要了解當(dāng)我們騎自行車沿直線正常前進(jìn)時,地面對車輪的摩擦力情況。
用怎樣的方法,能夠判斷出地面對車前后輪的摩擦力方向呢?在研究性學(xué)習(xí)課中,我們以此為課題進(jìn)行了多次實驗研究。以下是我們總結(jié)出的幾種實驗判斷方法,非常有趣和有效。
一、打滑判斷法 寒冷的冬天,讓自行車行駛在冰面上,由于冰的表面很光滑,車難以向前運動,而只是在原地打滑,我們發(fā)現(xiàn)車傾倒之前,只有后輪在原地打滑,而前輪并不旋轉(zhuǎn)打滑??梢姡筝喪侵鲃酉蚝蟆安洹钡孛?,所以地面對后輪的摩擦力方向是向前;而前輪,除非當(dāng)自行車向前運動時地面會“主動”去“蹭”前輪,才能使它轉(zhuǎn)動,可以看出地面對前輪的摩擦力向后。
二、“沙中受阻”判斷法 讓一個同學(xué)騎自行車在操場上的跳遠(yuǎn)沙坑中行駛,由于沙較深(約15cm),車輪會陷入沙中使行車?yán)щy,當(dāng)車停止向前運動以后,由于騎車人繼續(xù)奮力蹬車,旋轉(zhuǎn)的后輪使它底下的沙子不斷向后甩出,可見后輪對地面的摩擦力方向是向后的,根據(jù)牛頓第三定律,當(dāng)然地面對后輪的摩擦力方向是向前的。 我們還觀察到,車受阻后,前輪并不轉(zhuǎn)動,可見它的情況與后輪不一樣:自行車行駛時,前輪受到地面給它的摩擦力方向是向后。
三、“膠布卷邊”判斷法 在車的前、后橡膠輪胎外側(cè)(輪胎上能夠反復(fù)接觸到地面的部位)各牢牢貼上一塊醫(yī)用膠布,在自行車向前行駛一段路程后,我們檢察膠布,發(fā)現(xiàn)后輪所貼膠布是先挨地的一端起了卷邊,而前輪所貼膠布是后挨地的一端起了卷邊??梢韵氲剑驗榈孛鎸筝喚哂蟹较蛳蚯暗哪Σ亮?,對前輪具有方向向后的摩擦力,所以才有這樣的結(jié)果。
四、“雜技聯(lián)想”判斷法 雜技高手可以使前輪騰空,只靠后輪著地向前行駛,只要他一直踩踏板,車就會一直向前,甚至可以加速,可見地面對后輪的摩擦力是向前。但是如果換成后輪騰空、前輪著地行駛,即使他一直踩踏板,自行車也會慢慢地停下,可見地面對前輪的摩擦力是向后。
在這里要注意,因為踏板軸鏈條是與后輪軸連接的,所以有這兩種不同情況。 五、車輪“長”毛設(shè)想法 如果將軟毛的刷子有毛的一面朝下,在桌面上拖動,那么軟毛伏倒的方向,就能表明毛刷受摩擦力的方向。
設(shè)想自行車前、后輪表面“長”滿一圈短短的絨毛,那么這些絨毛在地面摩擦力作用下會倒向哪個方向呢?可想而知,前輪上一圈毛倒伏方向與后輪上一圈毛倒伏方向相反,如圖1所示。實驗結(jié)果是否與圖1相符呢?(本文為敘述方便,將后輪的毛倒伏方向稱為順時針方向,前輪的毛倒伏方向稱為逆時針方向。)
1.我們用萬能膠將兩小塊毛皮都按順時針的毛方向分別粘牢在自行車前、后輪上。經(jīng)過騎一段路程后發(fā)現(xiàn),后輪順時針的毛依然服帖,而前輪上原來順時針的毛顯出不那么服帖。
2.我們用萬能膠將兩小塊毛皮都按逆時針的毛方向分別粘牢在自行車前、后輪上。經(jīng)過騎一段路程后發(fā)現(xiàn),這次是前輪逆時針的毛依然服帖,而后輪上原來逆時針的毛顯出不那么服帖。
兩次實驗結(jié)果印證了設(shè)想的圖1的結(jié)果,說明了自行車前、后輪受到地面摩擦力方向分別是向后和向前。六、“主動、從動輪”直接判斷法 觀察普通的自行車,后輪胎是主動輪(它與踏板軸的鏈條連接),是能“主動”旋轉(zhuǎn)的輪子,是使得自行車前進(jìn)的“動力之源”:而前輪是從動輪,是“被迫”旋轉(zhuǎn)的,起輔助行駛和輔助平衡的作用。
主動輪受地面摩擦力方向是與車運動方向相同(向前),從動輪受地面摩擦力方向是與車運動方向相反(向后)。以上六種方法,是我們在開展研究性活動課中,通過自己觀察實驗得出來的。
用類似的方法,我們還研究了汽車行駛時前、后輪受地面摩擦力的方向,人行走時前、后腳受地面摩擦力的方向等等,充分認(rèn)識到摩擦力方向與相對運動或相對運動趨勢方向相反。開展研究性學(xué)習(xí),既有趣又有效,同學(xué)們開動腦筋,思維活躍,比坐在教室里光是聽老師講效果要好得多,我們的思維能力和創(chuàng)新能力得到很大的提高。
注:黃石七中徐晶晶已于2004年保送到武漢大學(xué)應(yīng)用物理專業(yè)。
項目名稱 馨動力藝術(shù)理療有限責(zé)任公司 團(tuán)隊名稱 “馨動力”團(tuán)隊 所屬高校 河南大學(xué) 團(tuán)隊介紹 本公司創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊全部為河南大學(xué)碩士研究生,來自于音樂、美術(shù)、會計、管理等多個專業(yè),都具有豐富的從業(yè)經(jīng)驗和良好的專業(yè)素養(yǎng)。
跨學(xué)科、專業(yè)化實踐能力強是我們最突出的優(yōu)勢。團(tuán)隊在第四屆“挑戰(zhàn)杯”河南省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃大賽中以優(yōu)異的成績獲得金獎第一名的佳績。
負(fù)責(zé)人簡歷 馬利霞,2004級美術(shù)學(xué)專業(yè)國畫方向碩士研究生。1996-2000年就讀于河南大學(xué)藝術(shù)學(xué)院。
2000-2004年在鄭州九中工作,國畫作品多次在國家級、省級美展獲獎,現(xiàn)為河南省美術(shù)家協(xié)會會員。在CN專業(yè)期刊發(fā)表專業(yè)論文多篇。
2004年就讀于河南大學(xué)藝術(shù)學(xué)院?,F(xiàn)擔(dān)任藝術(shù)學(xué)院研究生會主席。
中國其實有很多創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽,知名的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽也是不少的。
創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽有很多,但是行業(yè)不同,比賽的形式,規(guī)則等都是有所不同的。最近在準(zhǔn)備的互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新大賽,這是一個面向全國范圍內(nèi)的,面向全社會的賽事,無論是初創(chuàng)公司還是團(tuán)隊,個人都可以參賽,還有相當(dāng)大的可能會獲得融資。
我這邊是出于為自己的項目融資的目的參賽的,你這邊如果參賽的話,還是要明確自己的需求點?!皡R新杯”新興科技+互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新大賽由工信部工業(yè)文化發(fā)展中心與匯新云平臺聯(lián)合籌辦本次大賽,大力發(fā)展新興科技,用科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)模式的革新來促進(jìn)行業(yè)領(lǐng)域的業(yè)升級;推動大數(shù)據(jù)、人工智能、科技文化藝術(shù)、科技公益慈善等前沿新興科技與互聯(lián) 網(wǎng)+實體經(jīng)濟的深度融合;同時,通過大賽激發(fā)大學(xué)生、社會進(jìn)步 青年、科技人員、科研團(tuán)體和中小微企業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)熱情,提升 社會創(chuàng)業(yè)就業(yè)質(zhì)量,構(gòu)建公共文化新格局,傳遞社會公益力量, 推動現(xiàn)代化經(jīng)濟體系建設(shè)。
此次大賽還將設(shè)立高校畢業(yè)生創(chuàng)業(yè)就業(yè)公益體系,利用大賽所融合的社會資源培養(yǎng)新時代大學(xué)生的創(chuàng)業(yè)就業(yè)能力。
當(dāng)然,要創(chuàng)業(yè),最需要的就是創(chuàng)新精神!
舉個簡單的例子,
一般人們治療近視眼,用的是什么方式呢?不外乎就是近視眼鏡、、
這就是慣常的思維,而你要做的,就是打破這個規(guī)律。
試試看通過食物治療近視。
什么食物?需要你自己去好好研究。
又比如,一些小眾群體,如殘疾人、性格缺陷的人需要什么?市場上的商品只是滿足了大眾需求,對他們卻沒有兼顧周到。你也可以想想有什么法子可以幫助他們。
再比如,人們不可能一整天都看電視,節(jié)目他們很可能錯過了,但有沒有什么方法可以彌補呢?電視可不可以預(yù)先存儲節(jié)目?或者是智能化,在設(shè)定的時間自動開機、自動切換到設(shè)定的頻道、自動錄制節(jié)目、存儲。錄制完畢檢查時間段。然后自動關(guān)機。。
你說到你是學(xué)建筑的,你可不可以設(shè)計一種全新的理念:自動調(diào)節(jié)房屋的溫度,以至于人們可以舍棄空調(diào)、節(jié)約了電能。
或者可拆卸式、自己進(jìn)行DIY的房屋?
記住,創(chuàng)新的本質(zhì)是為了給人們提供更好的服務(wù)體驗。
最好的服務(wù)就是不要服務(wù)。
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