一、力学知识
1、稳定性的知识
自行车之所以在行驶过程中不会倾倒，主要得益于物理学原理的应用。

大家知道，凡是高速转动的物体，其转动方向会保持不变，物体便不会倾倒，这同旋转的陀螺不会倾倒是一个道理。

我们骑自行车是在前进的方向上给自行车一个力，使车轮转动起来，车轮就能保持在一种平衡状态，在利用车把转动加以调节，自行车就可以往前行进了，一旦停下来，这种平衡没了，自行车就会倾倒。

2、摩擦力知识
(1）启动、行驶过程中的摩擦力
紧蹬自行车前进时，后轮受到的摩擦力方向向前，是自行车前进的动力，前轮受到的摩擦力方向向后，是自行车前进的阻力；自行车靠惯性前进时，前后轮受到的摩擦力方向均向后，这两个力均是自行车前进的阻力。

后轮称为主动轮，前轮称为从动轮。

当下雨或下雪天，地面摩擦力变小，自行车很容易摔倒，即平常说的打滑，其道理就在于此。

自行车上轮胎上凹凸不平的花纹，就是为了增大摩擦力。

(2）刹车过程中的摩擦力
人捏刹车柄，使刹车线带动刹车块与轮胎靠紧，产生摩擦力，使自行车减速，最终停下来。

摩擦力的大小取决于压力的大小和接触面的粗糙程度。

以恒定的速度驾驶同一自行车、刹车力越大，摩擦力越大，自行车制动的越快；说明压力越大，产生的摩擦力越大。

新、旧两辆自行车，在相同的速度下，用近似相同的力捏刹车柄，新车制动快，原因是旧车的刹车块和车胎磨得比较光滑，产生的摩擦力很小。

(3)自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹，增大接触面粗糙程度，增大摩擦力。

(4)车轴处经常上一些润滑油,来减小摩擦力。

(5)所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，来减小摩擦，转动方便.
3、减震系统
自行车装有减震器。

自行车共有5个地方进行了减震处理：三脚架、鞍座、车头和前后轮胎，其中三脚架、鞍座、车头运用弹簧减震，车身则靠轮胎减震。

自行车震动时，整个车身具有了形变性，使人落下时与车身接触的时间增长，受力变小，提高了舒适性。

好比人从高处跳到水泥地上，脚会感到疼，如果在地面上铺上软垫，人再往下跳，即使是相同高度，感觉也不会那样剧烈。

通过减震不仅使骑车人感到舒适，也减少了自行车的磨损。

4、压强知识
(1)自行车车胎上刻有载重量。

如车载过重，则车胎受到压强太大而被压破。

(2)坐垫呈马鞍型，它能够增大坐垫与人体的接触面积以减小臀部所受压强，使人骑车不易感到疲劳。

(3）在夏天车轮气打足，则轮胎在强烈的阳光照射下，往往会爆胎，这是因为轮胎中气体在阳光照射下，吸收热量，温度升高，受热膨胀，压强增大，故车胎易爆。

(4）气门芯的作用：充气内胎上的气门芯，起着单向阀门的作用，只让气体进入，不让气体外漏，方便进气，保证充气内胎的密封。

(5)在车轴拧螺母处要加一个垫圈，来增大受力面积，以减小压强。

(6)自行车的脚踏板做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对脚的压强，
5、简单机械的知识
(1）杠杆知识
A、控制前轮转向的杠杆：自行车的车把，是省力杠杆，人们用很小的力就能转动自行车前轮，来控制自行车的运动方向和自行车的平衡。

B、控制刹车闸的杠杆：车把上的闸把是省力杠杆，人们用很小的力就能使车闸以较大的压力压到车轮的钢圈上。

(2）轮轴知识
A、中轴上的脚蹬和花盘齿轮：组成省力轮轴（脚蹬半径大于花盘齿轮半径）。

B、自行车手把与前叉轴：组成省力轮轴（手把转动的半径大于前叉轴的半径）。

C、后轴上的齿轮和后轮：组成费力轮轴（齿轮半径小于后轮半径）。

6、功、机械能的知识运用
(1)根据功的原理：省力必定费距离。

因此人们在上坡时，常骑“S形”路线就是这个道理。

(2)动能和重力势能的相互转化。

如骑车上坡前，人们往往要加紧蹬几下，就容易上去些，这里是动能转化为势能。

而骑车下坡，不用蹬，车速也越来越快，此为势能转化为动能。

(3)自行车的车梯上有一个弹簧，在它弹起时，弹簧的弹性势能转化为动能，车梯自动弹起. (4）自行车在不平的路面骑行时，车坐下被压缩的弹簧产生弹力，弹簧的弹性势能转化为动能，弹簧起到减震作用。

7、惯性定律的运用
(1)当人骑自行车前进时，停止蹬自行车后，自行车仍然向前走，是由于它有惯性。

(2) 快速行驶的自行车，如果突然把前轮刹住，后轮会跳起来。

这是因为前轮受到阻力而突然停止运动，但车上的人和后轮没有受到阻力，根据惯性定律，人和后轮要保持继续向前的运动状态，所以后轮会跳起来。

不要先捏前闸，防止人由于惯性而向前飞出去。

(3）人从车上跳下，要随车跑几步，由于人具有惯性。

8、声学方面
（1）自行车的金属车铃发声是由于铃盖在不停的振动。

（2）自行车有些部位零件松动时，骑行时引起振动发生。

9、运动方面
自行车的速度约为（3-5）m/s。

二、热学知识
(1）在夏天自行车轮胎内的气体不能充得太足，是为了防止自行车爆胎，因为对于质量、体积一定的气体，当温度越高，压强越大，当压强达到一定程度时，若超过了轮胎的承受能力，就会发生爆胎的情况。

(2）用打气筒给自行车车胎打气时，不一会儿气筒壁就会热起来，是因为打气筒的活塞压缩气体做功，气体内能增加，气体内能传给筒壁，使筒壁温度升高。

同时打气过程也是克服活塞和筒壁摩擦力做功过程，也使筒壁内能增加，温度升高。

三、光学知识
自行车的后面都装有一个反光镜，它是由三个相互垂直的平面镜组成一个立体直角，用其内表面作为反射面，这叫角反射器。

当有光线从任意角度射向尾灯时，它都能把光“反向射回”，当光线射向反光镜时，会使后面的人很容易看到，其光强远大于一般的漫反射光。

车铃盖形状相当于一个凸面镜，人看到的是因反射而成的正立缩小的虚像。

四、电学方面
在有些自行车上装有小型的发电装置，它利用摩擦转动，就像我们在实验室中看到的手摇发电机一样，发出的电能供给车灯工作，起到一定的照明作用。

五、其他问题
自行车为什么骑行时不倒，特别是拐弯时偏向地面也不倒，但静止时没有支撑就要倒？挡泥板为什么能挡泥？气门芯有什么作用？辐条有什么作用？脚蹬和后轮的转速一样吗？变速自行车是怎样变速的？。