自行车在运动时,两个轴子与地面的摩擦力是怎样的?
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\u51cf\u5c11\u6469\u64e6\u7684\u5730\u65b9\u4e3b\u8981\u6709\u5404\u4e2a\u90e8\u5206\u7684\u8f74\u627f.\u5bf9\u4e48?
两个轮子的摩擦力完全相反啊，驱动轮的摩擦力是车子前进的动力，方向是和车子前进的方向一样；而承重轮的摩擦力是阻力，方向与车子前进的方向相反。如
果车子是匀速前进的话，承重轮与驱动轮的方向是等大反向的平衡里（这里不考
虑风阻、车子部件间的摩擦等阻力。）
你可以这样想：如果在非常光滑的冰面上你骑车子，排除会滑倒的因素，如果驱
动轮和冰面没有摩擦力，那你觉得车子会前进吗？相反，如果承重轮和冰面几乎
没有摩擦力的时候，是不是骑起来车子会很轻松的呢？
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)。
前轮与地面的摩擦力向后，后轮与地面的摩擦力向前
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