浅析共享单车中初中物理知识的应用 --中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

浅析共享单车中初中物理知识的应用

发表时间：2020/9/30 来源：《文化研究》2020年5月作者：程慧敏

[导读] 2016年来，共享单车如同雨后春笋一般，遍布大街小巷，共享单车解决了人们出行的最后一公里问题，成为人们日常出行的好帮手。

河南开封市集英中学程慧敏 47500

摘要：2016年来，共享单车如同雨后春笋一般，遍布大街小巷，共享单车解决了人们出行的最后一公里问题，成为人们日常出行的好帮手。看似简单的共享单车，涉及到了电学，电磁学、热学、力学等方面的物理知识。本文就共享单车中运用的初中物理知识进行简单分析。
关键词：共享单车初中物理知识应用
       由于科技发展以及各大城市糟糕的交通状况，共享单车应时而生，共享单车仿佛在一夜之间遍布了城市的每一个的角落.共享单车不仅缓解了交通压力，极大地方便了人们的出行，而且也符合绿色出行低碳出行的理念。我们司空见惯的共享单车，看似简单，却涉及到了电学，电磁学、热学、力学等方面的物理知识，本文就共享单车中应用到的初中物理知识进行简单分析。
        1.共享单车中初中电磁学知识的应用
        共享单车的实质是一个典型的“物联网+互联网”应用。该应用将人与车联系起来，利用云计算向人们提供单车租赁服务.共享单车依靠什么对骑行者进行定位与计价呢？这要从它的工作原理说起,其工作原理如下：

在上述工作原理中，手机与云端互相传递信息的媒介是电磁波，电磁波可以在真空中传播，其传播速度很快，约为30万千米每秒,每秒钟可绕地球7.5圈，所以当我们用手机扫描二维码时，可以很快解锁，在我们骑行时又可以实时定位我们的位置信息进行计费。
2.共享单车中初中电学知识的应用
目前的共享单车前面通常都带有车筐，仔细观察会发现，里面有一块黑色的面板，这个就是太阳能电池板，尺寸一般为长270mm、宽175mm、厚2.2mm，工作电压为6V，工作电流为1A，转换效率可达18%～24%。它能将太阳能源源不断的转化为电能并储存起来，为共享单车提供电能,从而巧妙地解决了共享单车供电问题。

        3.共享单车中初中热学知识的应用
        用打气筒给单车打气时，气筒壁很快就会发热，这是因为活塞压缩气体做功，使气体的内能增加温度升高，气体又把内能传递给气筒壁，使气筒壁的内能增加温度升高。与此同时，打气时，还要克服活塞和筒壁间的摩擦力做功，也会使筒壁的内能增加，温度升高。
在夏季不可充气过满，夏季温度较高，气体受热膨胀，车胎内的气压升高，超过了轮胎的承受范围，就会出现爆胎。
        4.共享单车中初中力学知识的应用
        （1）共享单车中摩擦力的应用
        共享单车的设计中有很多地方都用到了摩擦力的知识，有的地方需要增大摩擦，有的地方则需要减小摩擦。
        共享单车的把手、脚踏板、前后轮胎等地方都有凸凹不平的花纹，这是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的，这样人们在骑行时才不易打滑。螺丝和螺帽要旋紧才能固定好零件，是通过增大压力来增大摩擦力的。刹车时一般要用力捏闸，这样通过增大闸皮和车圈之间的压力，增大了摩擦力，使单车尽快停下来。
        以上是增大摩擦的方面，而有的地方则需要设法减小摩擦。车轮处的滚动轴承内有许多的小钢珠，这是用滚动代替滑动来减小摩擦的。另外，车头、中轴、后轮等内部的钢珠，也有同样的作用。在这些部位，需要经常加润滑油，从而让接触面分离以减小摩擦。
        单车正常前行过程中，前轮和后轮都要受到地面对它们的摩擦力，它们所受摩擦力的方向相同吗？是向前还是向后？这要从单车的前行原理分析：人们骑单车时，脚对踏板施力，这个力经由曲柄带动前齿轮（牙盘）转动，进而带动链条转动，链条又带动后齿轮（飞轮）转动，飞轮带动后轮运动，后轮又驱动前轮前进。如图所示：

        由以上分析可知，后轮是主动轮，前轮是从动轮。故应先对后轮进行摩擦力分析，正常骑行时，后轮相对于地面不滑动，后轮与地面的接触点相对于地面不动，但相对于地面有向后滑动的趋势，故地面要阻碍后轮向后滑动，就给后轮一个向前的摩擦力。正是由于该向前的摩擦力的存在，单车才能持续前进，假如地面非常光滑，单车就会打滑而无法前进。前轮为从动轮，是在后轮的驱动下被迫前进的，一般情况下，前轮不会向前滑动，前轮与地面接触点相对地面不动，但相对地面有向前滑动的趋势，故地面要阻碍前轮向前滑动，就给前轮一个向后的摩擦力。
        （2）共享单车中惯性的应用
        在平坦的路面上骑行时，有时不蹬车，车也可以前行一段距离，这是由于人和车都有惯性。当然若长时间不蹬车，单车由于受到阻力的作用最终会停止运动。
        在骑行时，遇到紧急情况需要停下来，需要先刹前闸还是后闸呢？我们不妨假设先刹前闸，刹住前闸，前轮受到阻力停止运动，后轮未受到阻力由于惯性继续前行，当车速较快时，就易出现翻车事故。故应先刹后闸再刹前闸，或者前后闸一起刹。
        （3）共享单车中能量转换的应用
        骑行过程中，遇到下坡路段，不用蹬脚踏板，单车也可以加速下行，原因是：人和单车的重力势能转化成了人和车的动能。若遇到上坡路段，则需要加速用力蹬车，使人和车获得较大的动能，动能转化为人和车的重力势能，人和车就上去了。
        （4）共享单车中压强的应用
        单车的车座一般是马鞍型，这种设计能增大人与坐垫的接触面积，以减小坐垫对臀部的压强，这样骑行人坐上比较舒服且不易感到疲劳。脚踏板一般比较宽，这样增大了脚踏板与脚的接触面积，从而减小了对脚的压强。给车胎打气时，越打越费劲，车胎越硬，这是因为车胎里面的气体越来越多，里面的气体压强也越来越大。故夏季车胎的气不可太足，否则，气体受热膨胀，压强增大，就可能出现爆胎。
       （5）共享单车中杠杆的应用
        单车上的车把：是省力杠杆，骑行人用很小的力就可以控制单车前行的方向，并维持单车平衡。
        车把上的闸把：是省力杠杆，骑行人用很小的力捏闸，就会产生很大的力施加在车轮上，从而使单车减速或停止运动。
        单车上的手把与前叉轴：组成省力轮轴，手把的半径远大于前叉轴的半径。
        中轴上的脚蹬与牙盘齿轮：组成省力轮轴，人的脚蹬半径大于牙盘齿轮半径，故骑行人用较小的力就可以驱动单车前进了。
        综上所述，共享单车是人们短距离出行的一种节能环保方便的交通工具，大街小巷随处可见，共享单车的设计运用了很多物理知识。在日常生活中，我们要多观察多思考，对常见的物体和司空见惯的现象多问几个为什么，思考其背后蕴含的道理，尝试运用所学物理知识进行分析研究，这样既加深了对所学知识的理解，也提高了分析问题解决问题的能力。你会真正体会到物理是一门既有趣又有用的学科，说不定，你会疯狂的爱上它呢！
参考文献：
[1]自行车上的摩擦力[J] 初中生世界(八年级物理版) 2017年2期。
[2]共享单车设计和运用中设计的物理知识点[J] 环球市场信息导报2019年45期
[3]自行车就是一本有趣的物理教材[J] 新课程下旬2018年12期
[4]如何合理开展物理实验教学新课程下旬2019年12期
[5]王晔.多功能折叠婴儿车的设计与研究[D] 天津科技大学 2016