Question

自行車是我們日常生活中常用的交通工具，盡管其種類繁多．但基本原理是相同的．
（1）請你說出自行車在構造上用到的力學知識（說出兩點即可）．
（2）小明的質量為48kg，騎著一輛質量為l2kg的自行車．在平直的公路上勻速運動500m．所用的時間為l00s．假設自行車在行駛過程中受到的阻力為小明體重的．車胎與地面總的接觸面積為40cm²．
試求：
①在這段過程中，小明做功的功率．
②自行車對地面的壓強．（取g=l0N/kg）

Answer 1

解：（1）自行車在構造上用到的力學知識有：
①輪胎上有花紋，是為了增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦；
②自行車座制成馬鞍狀，是為了增大和人體的接觸面積來減小壓強；
（2）①小明的體重G=mg=48kg×10N/kg=480N，
自行車受到的阻力f=G=×480N=40N，
騎自行車克服摩擦做的功W=fs=40N×500m=2×10⁴J，
小明騎車的功率P==200W；
②自行車對地面的壓力F=G₁+G₂=（m₁+m₂）g=（48kg+12kg）×10N/kg=600N，
自行車對地面的壓強：
p==1.5×10⁵Pa．
答：①小明做功的功率為200W；
②自行車對地面的壓強為1.5×10⁵Pa．
分析：（1）自行車上上很多地方用到了力學知識，如輪胎上有花紋，是為了增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦；自行車把是利用了輪軸原理；自行車座制成馬鞍狀，是為了增大和人體的接觸面積來減小壓強等；
（2）首先根據(jù)公式G=mg求出小明的體重，再求出自行車受到的阻力f=G；利用公式W=fs計算出行駛過程中克服摩擦做的功，最后利用公式P=計算出小明的功率；
（3）自行車對地面的壓力等于自行車和小明的總重力，即F=G₁+G₂=（m₁+m₂）g；然后根據(jù)公式p=計算出自行車對地面的壓強．
點評：第一問是開放性試題，答案具有不唯一性，只要學生能夠圍繞摩擦、杠桿、壓強等知識點找出自行車上相對應的結構即可；第二問重點考查的是功和壓強的計算，注意公式的靈活運用．