Question

如图自行车的质量为15㎏．质量为45kg的小红骑自行车在水平路面上以4m/s的速度匀速直线前进时，前后轮胎着地总面积约为100cm²，匀速行驶过程中的阻力为30N（忽略空气的阻力）
（1）自行车所受重力是多少？（g取10N/㎏）
（2）自行车行驶过程中，车对地面的压强是多少？（g取10N/kg）
（3）小红骑着自行车沿直线匀速行驶10min，做了多少功？
（4）从它的结构和使用来看，应用了许多物理知识，请你仿照下表的示例，写出两个应用的实例．

示 例	用力捏车闸，通过增大刹车皮和车轮钢圈之间的压力来增大摩擦
例1	________
例2	________

Answer 1

解：
（1）自行车受到的重力为G₁=mg=15kg×10N/kg=150N．
答：自行车的重力是150N．
（2）自行车对地面的压力为F=G₁+G₂=（15kg+45kg）×10N/kg=600N，
P===6×10⁴Pa．
答：中学生骑车对地面的压强为6×10⁴Pa．
（3）自行车通过的路程为S=vt=4m/s×10×60s=2400m
∵自行车匀速行驶，
∴受到的牵引力为F=f=30N
牵引力做的功为W=FS=30N×2400m=7.2×10⁴J．
答：牵引力做的功为7.2×10⁴J．
（4）答：

示例	用力捏车闸，通过增大刹车皮和车轮钢圈之间的压力来增大摩擦
例1	轮胎上刻有花纹；脚踏板凹凸不平；车的把手上有凹槽是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力．
例2	车轮做成圆形；车轴处装有滚珠是通过滚动代替滑动来减小摩擦力．
例3	塑料套紧套在车把手上；刹车时用力捏闸是通过增大压力的方法增大摩擦力．
例4	车把是省力杠杆．
例5	车座宽而平是利用增大接触面积的方法减小压强．

分析：（1）已知自行车的质量，根据G=mg计算重力．
（2）骑车时对地面的压力是人重和车重之和，受力面积是车和地面的接触面积，根据压强公式进行计算．
（3）已知骑行时间和速度，可以得到路程；已知自行车受到的阻力，可以得到牵引力；已知牵引力和路程，利用公式W=FS得到做的功．
（4）自行车上有很多的物理知识，从摩擦力、压强、杠杆、光的反射、声等方面去考虑．
点评：自行车是中学生最熟悉的交通工具，在设计和使用上应用了很多的物理知识或规律，应该注意总结．