市第三中物理校本课程
生活中趣味的物理
第一课 过山车中的物理知识
过山车是一项富有刺激性的娱乐工具。那种风驰电掣、有惊无险的快感令很多人着迷。若是你对物理学感爱好，那幺在乘坐过山车的进程中不仅能够体验到冒险的快感，还有助于明白得力学定律。事实上，过山车的
运动包括了许多物理学原理，人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。若是能亲躯体验一下由能量守恒、加速度和力交织在一路产生的成效，那感觉真是妙不可言。这次同物理学打交道不用动头脑，只要收紧你的腹肌，爱惜好肠胃就好了，固然，若是你的躯体条件和心理经受能力的限制，无法亲躯体验过山车带来的各类感受，你不妨站在一旁认真观看过山车的运动和乘坐者的反映。
在开始旅行时，过山车的小列车是靠一个机械装置的推力推上最高点的，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上，从这时起，带动它沿着轨道行驶的惟一的"发动机"将是引力势能，即由引力势能转化为动能、又由动能转化为引力势能如此一种不断转化的进程组成的。第一种能，即引力势能是物体因其所处位置而自身拥有的能量，是由于它的高度和由引力产生的加速度而来的。对过山车来讲，它的势能在处于最高点时达到了最大值，也确实是当它爬升到"山丘"的
顶峰时最大。当过山车开始下降时，它的势能就不断地减少（因为高度下降了），但它可不能消失，而是转化成了动能，也确实是运动能。只是，在能量的转化进程中，由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量，从而损耗了少量的机械能（动能和势能）。这确实是为什幺要设计成随后的小山丘比开始时的小山丘要低的缘故：过山车已经没有上升到像前一个小山丘那样的高度所需要的机械能了。过山车最后一节小车箱里是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物。事实上，下降的感受在过山车的尾部车箱最为强烈。因为最后一节车箱通过最高点时的速度比过山车头部的车箱要快，这是由于引力作用于过山车中部的质量中心的缘故。如此，乘坐在最后一节车箱的人就能够快速地达到和跨越最高点，从而产生一种要被抛离的感觉，因为质量中心正在加速向下。尾部车箱的车轮是牢固地扣在轨道上的，不然在抵达顶峰周围时，小车箱就可能脱轨甩出去。车头部的车箱情形就不同了，它的质量中心在“身后”，在短时刻内，它尽管处在下降的状态，可是它要"等待"质量中心越太高点被引力推动。
抵达“疯狂之圈”时，沿直线轨道行进的过山车突然向上转弯。这时，乘客就会有一种被挤压到轨道上的感觉，因为这时产生了一种表观的离心力。事实上，在环形轨道上由于铁轨与过山车彼此作用产生了的一种向心力。这种环形轨道是略带椭圆形的，目的是为了"平稳"引力的制动效应。当过山车达到圆形轨道的最高点时，事实上它会慢下来，但如果是弯曲的程度较小时，这种现象会减弱。一旦过山车走完了它的行程，机械制动装置就会超级平安地使过山车停下来。减速的快慢是由气缸来操纵的。
第二课 自行车中的物理知识
自行车是咱们日常生活中一种普遍的交通工具，常见的有一般载重自行车、轻便自行车、山地自行车、童车、赛车、电动自行车等．它结构简单，方便有效，下面别离介绍自行车的有关原理和其中涉及到的相关物理知识。
（一）自行车的有关原理 一、 车体设计原理
Ａ：手把连接前轮的转向机制是轮轴的运用，一样女装车手把大多比较宽，确实是因为把“轮”的半径加大，能够更省力，骑起来很优雅．
Ｂ：剎车把手是一个简单的杠杆，利用者用很小的力就可对剎车片产生专门大的压力．
Ｃ：前剎片是利用摩擦力使车轮减速，同时在接地址产生向后的摩擦力来使车体减速．以前轮夹式剎车和传统后轮轴心的盘式剎车来比较，对一样大小的剎车压力而言，前者因力臂较长，会比后者有较大的力矩，成效较佳．
Ｄ：接地的轮胎也是靠摩擦力使车子前进，剎车也是一样道理．
Ｅ：轮轴中央用滚珠轴承加黄油来减少摩擦，提高传动效率． Ｆ：踏板是轮轴的运用． Ｇ：前后齿轮是利用链条传动的齿轮系统，因为前大后小，因此费力而省时，能够把车子加速到专门快． Ｈ：后齿轮传动给后轮是一种作使劲施在轴上的轮轴系统． Ｉ：有些座垫下方是以弹簧为避 震器，是弹簧在日常生活中除做为弹簧秤外，另一大用途． Ｊ：新型自行车有些装上油压避震器，是帕斯卡原理的运用． 二、为何自行车刚骑动时手把会不自觉转动？ 自行车大体上是两点着地，骑动时能够不倒下是因为两轮转动时产生水平方向的角动量；当车子几乎静止时角动量消失了，质心要通过底座(人和车体在地面的投影的机遇超级少，不可幸免就要倒下，现在假设转动手把就会产生垂直方向的角动量，使
车子维持平稳，这点和飞盘转动时能够维持平稳飞行有异曲同工之妙，但因为转动不是很完整，方向又一再改变，因此一样不能撑好久． 三、变速原理设前齿轮半径a、后齿轮半径b，a/b的比值愈大，能够愈省力，但省力必然较费时，因此车骑得不快，一样在起动时会把a/b调小一点，比较容易克服最大静摩擦力，以后再把比值变大．一辆十段变速的自行车有两个不同半径的前轮，后面有五个，以共有十种组合． 四、剎车原理
从运动学的角度来看，急剎车车子可能向前翻倒．先考虑前轮剎死的情形：现在以前轮着地址为支点，因车子有向前的惯性(人车的质心明显在支点右上方，很容易有向前翻的情形发生；那后轮剎车的情形又如何呢?若是后轮剎死了车子的惯性一样向前，但现在前轮对地面的压力会增大，相对减少后轮的下压力，因此翻车的机遇较少，固然假设是向前的惯性实在太大，车子一样会以前轮为支点旋转而使后轮会上跷．
综合以上可知：自行车最好不要单独剎前轮，假设只有一个剎车系统应装在后轮，固然两轮一路剎车最理想．不论用那一轮剎车，前轮的下压力必然会增大，后轮的必然减少，因此前轮的剎车摩擦力比后轮的大．因此在机车或汽车上，成效较佳(固然也较贵的碟式剎车装在前轮，后轮再装鼓式剎车，此即常在汽车广告入耳到的”前碟后鼓”，但注意利用的前提是前后剎车必然同时作用，以避免翻车． 