全國青少年科技創(chuàng )新大賽獲獎作品選(二)(論文類(lèi))物理學(xué)科論文對自行車(chē)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 輔導教師 徐艷紅(全國一等獎)摘要:在研究性學(xué)習課中,我在徐艷紅老師指導下進(jìn)行了對自行車(chē)前后輪受地面摩擦力方向的實(shí)驗研究,經(jīng)過(guò)反復的實(shí)驗探索和思考,我總結出六種有趣有效的判斷方法,并充分認識到摩擦力方向與相對運動(dòng)方向或相對運動(dòng)趨勢方向相反。
自行車(chē)能前進(jìn)靠的是地面的摩擦力。我們要了解自行車(chē)的運動(dòng)原理,首先就要了解當我們騎自行車(chē)沿直線(xiàn)正常前進(jìn)時(shí),地面對車(chē)輪的摩擦力情況。
用怎樣的方法,能夠判斷出地面對車(chē)前后輪的摩擦力方向呢?在研究性學(xué)習課中,我們以此為課題進(jìn)行了多次實(shí)驗研究。以下是我們總結出的幾種實(shí)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(chē)行駛在冰面上,由于冰的表面很光滑,車(chē)難以向前運動(dòng),而只是在原地打滑,我們發(fā)現車(chē)傾倒之前,只有后輪在原地打滑,而前輪并不旋轉打滑。可見(jiàn),后輪是主動(dòng)向后“蹭”地面,所以地面對后輪的摩擦力方向是向前;而前輪,除非當自行車(chē)向前運動(dòng)時(shí)地面會(huì )“主動(dòng)”去“蹭”前輪,才能使它轉動(dòng),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(gè)同學(xué)騎自行車(chē)在操場(chǎng)上的跳遠沙坑中行駛,由于沙較深(約15cm),車(chē)輪會(huì )陷入沙中使行車(chē)困難,當車(chē)停止向前運動(dòng)以后,由于騎車(chē)人繼續奮力蹬車(chē),旋轉的后輪使它底下的沙子不斷向后甩出,可見(jiàn)后輪對地面的摩擦力方向是向后的,根據牛頓第三定律,當然地面對后輪的摩擦力方向是向前的。 我們還觀(guān)察到,車(chē)受阻后,前輪并不轉動(dòng),可見(jiàn)它的情況與后輪不一樣:自行車(chē)行駛時(shí),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(chē)的前、后橡膠輪胎外側(輪胎上能夠反復接觸到地面的部位)各牢牢貼上一塊醫用膠布,在自行車(chē)向前行駛一段路程后,我們檢察膠布,發(fā)現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。可以想到,因為地面對后輪具有方向向前的摩擦力,對前輪具有方向向后的摩擦力,所以才有這樣的結果。
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(zhù)地向前行駛,只要他一直踩踏板,車(chē)就會(huì )一直向前,甚至可以加速,可見(jiàn)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(zhù)地行駛,即使他一直踩踏板,自行車(chē)也會(huì )慢慢地停下,可見(jiàn)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(chē)輪“長(cháng)”毛設想法如果將軟毛的刷子有毛的一面朝下,在桌面上拖動(dòng),那么軟毛伏倒的方向,就能表明毛刷受摩擦力的方向。
設想自行車(chē)前、后輪表面“長(cháng)”滿(mǎn)一圈短短的絨毛,那么這些絨毛在地面摩擦力作用下會(huì )倒向哪個(gè)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(shí)驗結果是否與圖1相符呢?(本文為敘述方便,將后輪的毛倒伏方向稱(chēng)為順時(shí)針?lè )较颍拜喌拿狗较蚍Q(chēng)為逆時(shí)針?lè )较颉#?/p>
1.我們用萬(wàn)能膠將兩小塊毛皮都按順時(shí)針的毛方向分別粘牢在自行車(chē)前、后輪上。經(jīng)過(guò)騎一段路程后發(fā)現,后輪順時(shí)針的毛依然服帖,而前輪上原來(lái)順時(shí)針的毛顯出不那么服帖。
2.我們用萬(wàn)能膠將兩小塊毛皮都按逆時(shí)針的毛方向分別粘牢在自行車(chē)前、后輪上。經(jīng)過(guò)騎一段路程后發(fā)現,這次是前輪逆時(shí)針的毛依然服帖,而后輪上原來(lái)逆時(shí)針的毛顯出不那么服帖。
兩次實(shí)驗結果印證了設想的圖1的結果,說(shuō)明了自行車(chē)前、后輪受到地面摩擦力方向分別是向后和向前。六、“主動(dòng)、從動(dòng)輪”直接判斷法觀(guān)察普通的自行車(chē),后輪胎是主動(dòng)輪(它與踏板軸的鏈條連接),是能“主動(dòng)”旋轉的輪子,是使得自行車(chē)前進(jìn)的“動(dòng)力之源”:而前輪是從動(dòng)輪,是“被迫”旋轉的,起輔助行駛和輔助平衡的作用。
主動(dòng)輪受地面摩擦力方向是與車(chē)運動(dòng)方向相同(向前),從動(dòng)輪受地面摩擦力方向是與車(chē)運動(dòng)方向相反(向后)。以上六種方法,是我們在開(kāi)展研究性活動(dòng)課中,通過(guò)自己觀(guān)察實(shí)驗得出來(lái)的。
用類(lèi)似的方法,我們還研究了汽車(chē)行駛時(shí)前、后輪受地面摩擦力的方向,人行走時(shí)前、后腳受地面摩擦力的方向等等,充分認識到摩擦力方向與相對運動(dòng)或相對運動(dòng)趨勢方向相反。開(kāi)展研究性學(xué)習,既有趣又有效,同學(xué)們開(kāi)動(dòng)腦筋,思維活躍,比坐在教室里光是聽(tīng)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)應用物理專(zhuān)業(yè)。
創(chuàng )新科技小發(fā)明金點(diǎn)子有以下幾個(gè):一、神奇鞋拖。
制作方法:1、鞋拖要比自己平時(shí)穿的鞋子大一些,便于套穿在鞋子上。 2、用碎布條作鞋底上的拖把條,拖把條上面釘一層較厚的塑料 底,既防水又耐用。
3、用布殼和防水布做成鞋幫,鞋幫的后根安上一條拉鏈,穿脫方便。把鞋幫和鞋底連起來(lái),鞋拖就做成了。
4、一個(gè)小風(fēng)扇,只需要一個(gè)小馬達,兩節5號電池,還有一些短導線(xiàn),一個(gè)實(shí)心的塑料泡沫,一把剪刀,一些硬紙片! 5、把實(shí)心泡沫掏空,用導線(xiàn)連接好小馬達,塞入泡沫里(要保持小馬達的轉子軸漏出泡沫),在把導線(xiàn)連到電池上,也塞如泡沫內,用剪刀把小紙片剪成行,套在小馬達的轉子軸上即可。二、無(wú)頁(yè)風(fēng)扇利用空氣倍增技術(shù)吸納空氣和擴大它。
由于沒(méi)有轉動(dòng)葉片或網(wǎng)格外罩,安靜,安全,易于清潔。三、雙頭牙膏雙頭牙膏,牙膏的兩頭都有出口,可以同時(shí)滿(mǎn)足兩個(gè)人使用。
同時(shí)也解決了牙膏底部難以擠出來(lái)的困擾。如果她(他)搶先擠牙膏讓你很生氣,那這個(gè)產(chǎn)品很適合你。
四、不倒翁牙刷牙刷剛放置時(shí),會(huì )搖搖擺擺,直到達到一個(gè)平衡的狀態(tài)——就像不倒翁。避免了牙刷弄臟的困擾。
1994年30歲而立之年的馬云開(kāi)始創(chuàng )業(yè),創(chuàng )立杭州第一家專(zhuān)業(yè)翻譯社-海博翻譯社。
1995年,“杭州英語(yǔ)最棒”的31歲的馬云受浙江省交通廳委托到美國催討一筆債務(wù)。結果是錢(qián)沒(méi)要到一分,卻發(fā)現了一個(gè)“寶庫”——在西雅圖,對計算機一竅不通的馬云第一次上了互聯(lián)網(wǎng)。
剛剛學(xué)會(huì )上網(wǎng),他竟然就想到了為他的翻譯社做網(wǎng)上廣告,上午10點(diǎn)他把廣告發(fā)送上網(wǎng),中午12點(diǎn)前他就收到了6個(gè)email,分別來(lái)自美國,德國和日本,說(shuō)這是他們看到的有關(guān)中國的第一個(gè)網(wǎng)頁(yè)。馬云當時(shí)就意識到互聯(lián)網(wǎng)是一座金礦。
開(kāi)始設想回國建立一個(gè)公司,專(zhuān)門(mén)做互聯(lián)網(wǎng)。馬云萌生了這樣一個(gè)想法,把國內的企業(yè)資料收集起來(lái)放到網(wǎng)上向全世界發(fā)布,他立即決定和西雅圖的朋友合作,一個(gè)全球首創(chuàng )的B2B電子商務(wù)模式,就這樣開(kāi)始有了創(chuàng )意。
并起名中國黃頁(yè)(chiinapage)。 回國當晚,馬云約了24個(gè)朋友做外貿的朋友也是他在夜校名義上的學(xué)生,給他們介紹,結果23人反對,只有一個(gè)人說(shuō)可以試試。
馬云想了一個(gè)晚上,第二天早上還是決定干,哪怕24人都反對,他也要干。 “其實(shí)最大的決心并不是我對互聯(lián)網(wǎng)有很大的信心,而是我覺(jué)得做一件事,經(jīng)歷就是成功,你去闖一闖,不行你還可以調頭,但是如果你不做,就像你晚上想想千條路,早上起來(lái)走原路,一樣的道理”。
馬云提起當初,贊賞的是自己的勇氣而不是眼光。 1995年4月,31歲的馬云投入7000元,又聯(lián)合妹妹、妹夫、父母等親戚湊了兩萬(wàn)元,創(chuàng )建了“海博網(wǎng)絡(luò )”,“海博網(wǎng)絡(luò )”從此成為中國最早的互聯(lián)網(wǎng)公司之一,產(chǎn)品就是 “中國黃頁(yè)”。
1996年,32歲的馬云艱難的推廣自己的中國黃頁(yè),在很多沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng)的城市,馬云一律被稱(chēng)為“騙子”,但馬云仍然像瘋子一樣不屈不撓,他天天都這樣提醒自己:“互聯(lián)網(wǎng)是影響人類(lèi)未來(lái)生活30年的3000米長(cháng)跑,你必須跑得像兔子一樣快,又要像烏龜一樣耐跑。”然后出門(mén)跟人侃互聯(lián)網(wǎng),說(shuō)服客戶(hù)。
業(yè)務(wù)就這樣艱難地開(kāi)展了起來(lái)。1996年營(yíng)業(yè)額不可思議地做到了700萬(wàn)!也就是這一年,互聯(lián)網(wǎng)漸漸普及了。
1996年3月因為杭州電信的實(shí)力懸殊的競爭,最后馬云不得已和杭州電信合作,馬云的中國黃頁(yè)資產(chǎn)折成60萬(wàn),占30%股份,杭州電信投入140萬(wàn)人民幣,占70%股份。后因經(jīng)營(yíng)觀(guān)念不同,馬云和杭州電信分道揚鑣,放棄了自己的中國黃頁(yè),并將自己擁有的21%的中國黃頁(yè)股份,全數送給了一起創(chuàng )業(yè)的員工。
這年是1997年,這是馬云創(chuàng )業(yè)生涯第一次的失敗,這年馬云33歲。 1997年,馬云離開(kāi)中國黃頁(yè)后,受外經(jīng)貿部邀請,加盟外經(jīng)貿部新成立的公司,中國國際電子商務(wù)中心(EDI),由馬云組建、管理,馬云占30%股份,參與開(kāi)發(fā)了外經(jīng)貿部的官方站點(diǎn)以及后來(lái)的網(wǎng)上中國商品交易市場(chǎng)。
在這個(gè)過(guò)程中,馬云的btob思路漸漸成熟“用電子商務(wù)為中小企業(yè)服務(wù)”。連網(wǎng)站的域名他都想好了——阿里巴巴。
互聯(lián)網(wǎng)像一個(gè)無(wú)窮的寶藏,等待人們前去發(fā)掘,就像阿里巴巴用咒語(yǔ)打開(kāi)的那個(gè)山洞。 1999年,35歲的馬云受夠了在政府企業(yè)做事條條框框的束縛、磕絆與畏首畏尾,不甘心受制于人的馬云推辭了新浪和雅虎的邀請決心南歸杭州創(chuàng )業(yè),團隊成員全部放棄其他機會(huì )決心跟隨。
這年1999年,這是馬云遭逢的人生的第二次創(chuàng )業(yè)失敗。 1999年1月15日,馬云和他的團隊悄然南歸。
1999年2月,在杭州湖畔家園馬云的家中召開(kāi)第一次全體會(huì )議,18位創(chuàng )業(yè)成員或坐或站,神情肅穆地圍繞著(zhù)慷慨激昂的馬云,馬云快速而瘋狂地發(fā)表激情洋溢的演講“黑暗中一起摸索,一起喊,我喊叫著(zhù)往前沖的時(shí)候,你們都不會(huì )慌了。你們拿著(zhù)大刀,一直往前沖,十幾個(gè)人往前沖,有什么好慌的?”在這次“起事”的會(huì )議上,馬云和伙伴共籌了50萬(wàn)元本錢(qián)。
并按照慣例進(jìn)行了全程錄像,馬云堅信這將有極大的歷史價(jià)值。在這次會(huì )議上馬云說(shuō)“我們要辦的是一家電子商務(wù)公司,我們的目標有三個(gè),第一,我們要建立一家生存102年的公司;第二,我們要建立一家為中國中小企業(yè)服務(wù)的電子商務(wù)公司;第三,我們要建立世界上最大的電子商務(wù)公司,要進(jìn)入全球網(wǎng)站排名前十位。
從這天開(kāi)始,馬云開(kāi)始鐵下心來(lái)做電子商務(wù)。
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