Question

自行車是我們?nèi)粘Ｉ�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(qǐng)你說出自行車在構(gòu)造上用到的力學(xué)知識(shí)（說出兩點(diǎn)即可）．
（2）小明的質(zhì)量為48kg，騎著一輛質(zhì)量為l2kg的自行車．在平直的公路上勻速運(yùn)動(dòng)500m．所用的時(shí)間為l00s．假設(shè)自行車在行駛過程中受到的阻力為小明體重的

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．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(duì)地面的壓強(qiáng)．（取g=l0N/kg）

Answer 1

分析：（1）自行車上上很多地方用到了力學(xué)知識(shí)，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(qiáng)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=

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G；利用公式W=fs計(jì)算出行駛過程中克服摩擦做的功，最后利用公式P=

W

t

計(jì)算出小明的功率；
（3）自行車對(duì)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=

F

S

計(jì)算出自行車對(duì)地面的壓強(qiáng)．

解答：解：（1）自行車在構(gòu)造上用到的力學(xué)知識(shí)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(qiáng)；
（2）①小明的體重G=mg=48kg×10N/kg=480N，
自行車受到的阻力f=

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G=

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×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=

W

t

=

2×104J

100s

=200W；
②自行車對(duì)地面的壓力F=G₁+G₂=（m₁+m₂）g=（48kg+12kg）×10N/kg=600N，
自行車對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=

F

S

=

600N

40×10-4m2

=1.5×10⁵Pa．
答：①小明做功的功率為200W；
②自行車對(duì)地面的壓強(qiáng)為1.5×10⁵Pa．

點(diǎn)評(píng)：第一問是開放性試題，答案具有不唯一性，只要學(xué)生能夠圍繞摩擦、杠桿、壓強(qiáng)等知識(shí)點(diǎn)找出自行車上相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)即可；第二問重點(diǎn)考查的是功和壓強(qiáng)的計(jì)算，注意公式的靈活運(yùn)用．