同学们,请运用你学到的知识,尝试分析案例,体会在实践活动中培养学生的科学思维能力的方法。
案例:刹车时车轮被抱死的利与弊
人民教育出版社出版的高中物理第一册教科书中列出了“刹车时车轮被抱死的利与弊”的研究课题,并且简要说明应该从以下三个方面进行研究,一是研究哪种情况下可以更快地使车停下来;二是分析车轮停转带来的其他影响(例如安全性)三是了解这方面的最新技术(ABC)。
在高一学生学习了第一章力的知识之后,特别是学习了有关摩擦力的知识以后,就着手组建研究性学习小组,积极开展此项课题研究。课题组成员主要从对此问题感兴趣的同学中选定,最后确定了一个12人的研究小组。在确定课题组具体成员时,根据课题研究内容,为了便利开展工作,注意从以下几个方面进行确定。一方面因为要向汽车驾驶员进行访问,所以注意吸收在这方面有便利条件的同学;另一方面是要向交通安全部门去访问,因此注意吸收了在这一方面有便利条件的同学;第三方面是进行有关这方面的资料搜集和查询,主要是上网查询,因此注意吸收了在这方面有条件的同学;第四方面,就是利用自行车具体研究刹车问题。
在具体进行研究时,首先将课题研究小组成员分成三个小组,一个小组的同学主要负责向汽车驾驶员进行访问请教,请他们根据平时开车时的经验谈谈刹车时车轮被抱死的利与弊以及具体的做法;第二个小组负责向交通安全部门进行访问请教,请他们从安全性方面谈谈刹车时车轮被抱死的利于弊:第三个小组主要负责上网查阅有关资料,特别是这方面的最新技术(ABC)一汽车制动防抱死装置。在这三个小组把所有分工的工作完成以后,又组织全体课题组成员利用自行车在公路上行驶时刹车过程进行具体的研究,并和搜集来的信息进行对比、分析,最后,利用自行车在公路上行驶时控制前后刹车把,分别进行一是刹死前轮,二是刹死后轮,三是前后轮,四是“点刹”实验,让每个课题组成员都进行体验,然后进行讨论总结。大家的体会和搜集到的信息上得到的基本一致。并且得出如下的认识和结论。
随着我国综合国力的进一步提高,人民生活水平的进一步改善,小汽车越来越多地进入了平常老百姓的家中,因此也使得越来越多的人将加入驾驶员的行列。车轮的旋转加快了人们的生活节奏,为人们的出行带来了更多的便利。然而,飞速旋转的车轮又时刻威胁着人们的生命安全和财产安全。怎样才能使车轮快速短距离地停下来,愈来愈受到人们的重视,因此这方面的知识也将是人们必备的。在汽车车轮上都安装有制动器,制动蹄摩擦片与制动毅间的摩擦力,以及轮胎与地面间的摩擦力使车减速直到停止。由于制动摩擦,动能转化为内能,接触面温度升高,损坏路面,损坏轮胎,甚至有破裂的危险。因此,在紧急制动时,司机踩死刹车板,形成车轮抱死,虽然能很快地使车停下来,但弊端很大,而且车轮抱死时还很危险,易出故障。
车轮与地面的接触面上产生摩擦,作用在车轮横向的摩擦力叫侧滑摩擦力(也叫侧向力或转弯力),决定侧滑摩擦力大小的摩擦因数叫侧向附着系数。后轮侧向力越大,汽车的方向稳定性越好;前轮侧向力越大,操纵性越好。反之,侧向力很小或消失时,车就无法按照驾驶员的意图行驶,若在冰、雪道路上制动时,会发生跑偏或调头现象,不能按照驾驶员的意图行驶。车轮旋转时,侧向附着系数越大,方向稳定性越好,操纵性越好。恰在刹车车轮被抱死时,侧向附着系数基本为零,保持方向稳定性的侧向力也接近于零。车处于这种状态很不稳定。当路面不均匀、左右轮制动力不相等时,汽车就会不规则运动而处于危险状态。
实际上,刹车时车轮被抱死后,不仅方向稳定性降低,操纵性降低,而且制动距离一般也会加长,弊端更大,同时也更危险。所以,汽车刹车时制动强度过大,车轮抱死是汽车发生各种危险的重要原因,必须时常注意不能让车轮完全抱死。熟练司机为了达到安全快速刹车的目的,就踩制动踏板使车轮抱死,然后在抱死的瞬间放松踏板,待车轮转动后再抱死,再放松,如此反复操作,司机们称为“点刹”。然而,司机怎样才能及时判断抱死呢?这实际上是很难达到的境界。 所以随着科技的发展,人们想到了电子测控,发明了汽车制动防抱死装置一ANTI LOCK BRAKING SYSTEM(ABC)。ABC系统是控制汽车操纵性、安全性的一个辅助系统,由速度传感器、电子控制器、压力调节器三大件组成的一个制动控制系统。它使汽车的安全性大大提高,车祸事故大大减少,产生了极大的经济效益和社会效益。
通过对上述案例的学习,你是否掌握了中学生科学思维培养的相关知识,
下面我们进入总结与反思。