全国青少年科技创新大赛获奖作品选(二)(论文类)物理学科论文对自行车前后轮受摩擦力方向的研究湖北省黄石市第七中学徐晶晶 辅导教师 徐艳红(全国一等奖)摘要:在研究性学习课中,我在徐艳红老师指导下进行了对自行车前后轮受地面摩擦力方向的实验研究,经过反复的实验探索和思考,我总结出六种有趣有效的判断方法,并充分认识到摩擦力方向与相对运动方向或相对运动趋势方向相反。
自行车能前进靠的是地面的摩擦力。我们要了解自行车的运动原理,首先就要了解当我们骑自行车沿直线正常前进时,地面对车轮的摩擦力情况。
用怎样的方法,能够判断出地面对车前后轮的摩擦力方向呢?在研究性学习课中,我们以此为课题进行了多次实验研究。以下是我们总结出的几种实验判断方法,非常有趣和有效。
一、打滑判断法 寒冷的冬天,让自行车行驶在冰面上,由于冰的表面很光滑,车难以向前运动,而只是在原地打滑,我们发现车倾倒之前,只有后轮在原地打滑,而前轮并不旋转打滑。可见,后轮是主动向后“蹭”地面,所以地面对后轮的摩擦力方向是向前;而前轮,除非当自行车向前运动时地面会“主动”去“蹭”前轮,才能使它转动,可以看出地面对前轮的摩擦力向后。
二、“沙中受阻”判断法 让一个同学骑自行车在操场上的跳远沙坑中行驶,由于沙较深(约15cm),车轮会陷入沙中使行车困难,当车停止向前运动以后,由于骑车人继续奋力蹬车,旋转的后轮使它底下的沙子不断向后甩出,可见后轮对地面的摩擦力方向是向后的,根据牛顿第三定律,当然地面对后轮的摩擦力方向是向前的。 我们还观察到,车受阻后,前轮并不转动,可见它的情况与后轮不一样:自行车行驶时,前轮受到地面给它的摩擦力方向是向后。
三、“胶布卷边”判断法在车的前、后橡胶轮胎外侧(轮胎上能够反复接触到地面的部位)各牢牢贴上一块医用胶布,在自行车向前行驶一段路程后,我们检察胶布,发现后轮所贴胶布是先挨地的一端起了卷边,而前轮所贴胶布是后挨地的一端起了卷边。可以想到,因为地面对后轮具有方向向前的摩擦力,对前轮具有方向向后的摩擦力,所以才有这样的结果。
四、“杂技联想”判断法杂技高手可以使前轮腾空,只靠后轮着地向前行驶,只要他一直踩踏板,车就会一直向前,甚至可以加速,可见地面对后轮的摩擦力是向前。但是如果换成后轮腾空、前轮着地行驶,即使他一直踩踏板,自行车也会慢慢地停下,可见地面对前轮的摩擦力是向后。
在这里要注意,因为踏板轴链条是与后轮轴连接的,所以有这两种不同情况。 五、车轮“长”毛设想法如果将软毛的刷子有毛的一面朝下,在桌面上拖动,那么软毛伏倒的方向,就能表明毛刷受摩擦力的方向。
设想自行车前、后轮表面“长”满一圈短短的绒毛,那么这些绒毛在地面摩擦力作用下会倒向哪个方向呢?可想而知,前轮上一圈毛倒伏方向与后轮上一圈毛倒伏方向相反,如图1所示。实验结果是否与图1相符呢?(本文为叙述方便,将后轮的毛倒伏方向称为顺时针方向,前轮的毛倒伏方向称为逆时针方向。)
1.我们用万能胶将两小块毛皮都按顺时针的毛方向分别粘牢在自行车前、后轮上。经过骑一段路程后发现,后轮顺时针的毛依然服帖,而前轮上原来顺时针的毛显出不那么服帖。
2.我们用万能胶将两小块毛皮都按逆时针的毛方向分别粘牢在自行车前、后轮上。经过骑一段路程后发现,这次是前轮逆时针的毛依然服帖,而后轮上原来逆时针的毛显出不那么服帖。
两次实验结果印证了设想的图1的结果,说明了自行车前、后轮受到地面摩擦力方向分别是向后和向前。六、“主动、从动轮”直接判断法观察普通的自行车,后轮胎是主动轮(它与踏板轴的链条连接),是能“主动”旋转的轮子,是使得自行车前进的“动力之源”:而前轮是从动轮,是“被迫”旋转的,起辅助行驶和辅助平衡的作用。
主动轮受地面摩擦力方向是与车运动方向相同(向前),从动轮受地面摩擦力方向是与车运动方向相反(向后)。以上六种方法,是我们在开展研究性活动课中,通过自己观察实验得出来的。
用类似的方法,我们还研究了汽车行驶时前、后轮受地面摩擦力的方向,人行走时前、后脚受地面摩擦力的方向等等,充分认识到摩擦力方向与相对运动或相对运动趋势方向相反。开展研究性学习,既有趣又有效,同学们开动脑筋,思维活跃,比坐在教室里光是听老师讲效果要好得多,我们的思维能力和创新能力得到很大的提高。
注:黄石七中徐晶晶已于2004年保送到武汉大学应用物理专业。
创新科技小发明金点子有以下几个:一、神奇鞋拖。
制作方法:1、鞋拖要比自己平时穿的鞋子大一些,便于套穿在鞋子上。 2、用碎布条作鞋底上的拖把条,拖把条上面钉一层较厚的塑料 底,既防水又耐用。
3、用布壳和防水布做成鞋帮,鞋帮的后根安上一条拉链,穿脱方便。把鞋帮和鞋底连起来,鞋拖就做成了。
4、一个小风扇,只需要一个小马达,两节5号电池,还有一些短导线,一个实心的塑料泡沫,一把剪刀,一些硬纸片! 5、把实心泡沫掏空,用导线连接好小马达,塞入泡沫里(要保持小马达的转子轴漏出泡沫),在把导线连到电池上,也塞如泡沫内,用剪刀把小纸片剪成行,套在小马达的转子轴上即可。二、无页风扇利用空气倍增技术吸纳空气和扩大它。
由于没有转动叶片或网格外罩,安静,安全,易于清洁。三、双头牙膏双头牙膏,牙膏的两头都有出口,可以同时满足两个人使用。
同时也解决了牙膏底部难以挤出来的困扰。如果她(他)抢先挤牙膏让你很生气,那这个产品很适合你。
四、不倒翁牙刷牙刷刚放置时,会摇摇摆摆,直到达到一个平衡的状态——就像不倒翁。避免了牙刷弄脏的困扰。
1994年30岁而立之年的马云开始创业,创立杭州第一家专业翻译社-海博翻译社。
1995年,“杭州英语最棒”的31岁的马云受浙江省交通厅委托到美国催讨一笔债务。结果是钱没要到一分,却发现了一个“宝库”——在西雅图,对计算机一窍不通的马云第一次上了互联网。
刚刚学会上网,他竟然就想到了为他的翻译社做网上广告,上午10点他把广告发送上网,中午12点前他就收到了6个email,分别来自美国,德国和日本,说这是他们看到的有关中国的第一个网页。马云当时就意识到互联网是一座金矿。
开始设想回国建立一个公司,专门做互联网。马云萌生了这样一个想法,把国内的企业资料收集起来放到网上向全世界发布,他立即决定和西雅图的朋友合作,一个全球首创的B2B电子商务模式,就这样开始有了创意。
并起名中国黄页(chiinapage)。 回国当晚,马云约了24个朋友做外贸的朋友也是他在夜校名义上的学生,给他们介绍,结果23人反对,只有一个人说可以试试。
马云想了一个晚上,第二天早上还是决定干,哪怕24人都反对,他也要干。 “其实最大的决心并不是我对互联网有很大的信心,而是我觉得做一件事,经历就是成功,你去闯一闯,不行你还可以调头,但是如果你不做,就像你晚上想想千条路,早上起来走原路,一样的道理”。
马云提起当初,赞赏的是自己的勇气而不是眼光。 1995年4月,31岁的马云投入7000元,又联合妹妹、妹夫、父母等亲戚凑了两万元,创建了“海博网络”,“海博网络”从此成为中国最早的互联网公司之一,产品就是 “中国黄页”。
1996年,32岁的马云艰难的推广自己的中国黄页,在很多没有互联网的城市,马云一律被称为“骗子”,但马云仍然像疯子一样不屈不挠,他天天都这样提醒自己:“互联网是影响人类未来生活30年的3000米长跑,你必须跑得像兔子一样快,又要像乌龟一样耐跑。”然后出门跟人侃互联网,说服客户。
业务就这样艰难地开展了起来。1996年营业额不可思议地做到了700万!也就是这一年,互联网渐渐普及了。
1996年3月因为杭州电信的实力悬殊的竞争,最后马云不得已和杭州电信合作,马云的中国黄页资产折成60万,占30%股份,杭州电信投入140万人民币,占70%股份。后因经营观念不同,马云和杭州电信分道扬镳,放弃了自己的中国黄页,并将自己拥有的21%的中国黄页股份,全数送给了一起创业的员工。
这年是1997年,这是马云创业生涯第一次的失败,这年马云33岁。 1997年,马云离开中国黄页后,受外经贸部邀请,加盟外经贸部新成立的公司,中国国际电子商务中心(EDI),由马云组建、管理,马云占30%股份,参与开发了外经贸部的官方站点以及后来的网上中国商品交易市场。
在这个过程中,马云的btob思路渐渐成熟“用电子商务为中小企业服务”。连网站的域名他都想好了——阿里巴巴。
互联网像一个无穷的宝藏,等待人们前去发掘,就像阿里巴巴用咒语打开的那个山洞。 1999年,35岁的马云受够了在政府企业做事条条框框的束缚、磕绊与畏首畏尾,不甘心受制于人的马云推辞了新浪和雅虎的邀请决心南归杭州创业,团队成员全部放弃其他机会决心跟随。
这年1999年,这是马云遭逢的人生的第二次创业失败。 1999年1月15日,马云和他的团队悄然南归。
1999年2月,在杭州湖畔家园马云的家中召开第一次全体会议,18位创业成员或坐或站,神情肃穆地围绕着慷慨激昂的马云,马云快速而疯狂地发表激情洋溢的演讲“黑暗中一起摸索,一起喊,我喊叫着往前冲的时候,你们都不会慌了。你们拿着大刀,一直往前冲,十几个人往前冲,有什么好慌的?”在这次“起事”的会议上,马云和伙伴共筹了50万元本钱。
并按照惯例进行了全程录像,马云坚信这将有极大的历史价值。在这次会议上马云说“我们要办的是一家电子商务公司,我们的目标有三个,第一,我们要建立一家生存102年的公司;第二,我们要建立一家为中国中小企业服务的电子商务公司;第三,我们要建立世界上最大的电子商务公司,要进入全球网站排名前十位。
从这天开始,马云开始铁下心来做电子商务。
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