Question

自行车是我们日常生活中常用的交通工具，尽管其种类繁多．但基本原理是相同的．
（1）请你说出自行车在构造上用到的力学知识（说出两点即可）．
（2）小明的质量为48kg，骑着一辆质量为l2kg的自行车．在平直的公路上匀速运动500m．所用的时间为l00s．假设自行车在行驶过程中受到的阻力为小明体重的．车胎与地面总的接触面积为40cm²．
试求：
①在这段过程中，小明做功的功率．
②自行车对地面的压强．（取g=l0N/kg）

Answer 1

解：（1）自行车在构造上用到的力学知识有：
①轮胎上有花纹，是为了增大接触面的粗糙程度来增大摩擦；
②自行车座制成马鞍状，是为了增大和人体的接触面积来减小压强；
（2）①小明的体重G=mg=48kg×10N/kg=480N，
自行车受到的阻力f=G=×480N=40N，
骑自行车克服摩擦做的功W=fs=40N×500m=2×10⁴J，
小明骑车的功率P==200W；
②自行车对地面的压力F=G₁+G₂=（m₁+m₂）g=（48kg+12kg）×10N/kg=600N，
自行车对地面的压强：
p==1.5×10⁵Pa．
答：①小明做功的功率为200W；
②自行车对地面的压强为1.5×10⁵Pa．
分析：（1）自行车上上很多地方用到了力学知识，如轮胎上有花纹，是为了增大接触面的粗糙程度来增大摩擦；自行车把是利用了轮轴原理；自行车座制成马鞍状，是为了增大和人体的接触面积来减小压强等；
（2）首先根据公式G=mg求出小明的体重，再求出自行车受到的阻力f=G；利用公式W=fs计算出行驶过程中克服摩擦做的功，最后利用公式P=计算出小明的功率；
（3）自行车对地面的压力等于自行车和小明的总重力，即F=G₁+G₂=（m₁+m₂）g；然后根据公式p=计算出自行车对地面的压强．
点评：第一问是开放性试题，答案具有不唯一性，只要学生能够围绕摩擦、杠杆、压强等知识点找出自行车上相对应的结构即可；第二问重点考查的是功和压强的计算，注意公式的灵活运用．