之所以说其他档位不如这个适合上坡，是因为如果飞轮变小或者前轮变大，虽然速度变快了，但踩动会变得极其吃力。上坡需要的是扭矩，也就是更大的拉力，通过增大飞轮半径和减小前齿轮半径，可以最大化地放大你的踩踏力量，这就是为什么一档（或最小档）上坡最快最轻松的原因，这也正是中学物理中齿轮传动比的实际应用。
为什么变速自行车的一档上坡快？其他档位表现如何？
这里涉及一个物理原理，半径差距越大，小轮子就需要转动更多的圈数才能走完相同的距离。同时，飞轮和后轮胎是连在一起转动的，它们的转动圈数相同，但线速度却不一样。自行车踩起来费不费劲，主要取决于后轮胎受到的摩擦力影响。你可以理解成，踩动的难度与飞轮的半径成反比，而与前轮的半径成正比。
首先要搞清楚自行车的传动结构，重点在于后轮那个连在轴承上的齿轮，也就是我们常说的飞轮。当车子的前轮尺寸固定不变时，飞轮的大小直接决定了速度的倍数关系。简单来说，齿轮越小，对应的加速倍率反而越大，这是因为两者虽然线速度一样，但角速度不同，小轮子为了跟上大轮子的进度需要转得更多圈数。
所以到了上坡这种需要省力的场景，最正确的搭配就是前轮使用小齿轮，后轮飞轮使用大齿轮。虽然这样你踩踏的频率和次数会增加，但是每次踩踏所花的力气会明显减小，从而让你更轻松地把车骑上坡。这其实就是利用了机械利益原理，用距离换力量。