Question

如圖自行車的質量為15㎏．質量為45kg的小紅騎自行車在水平路面上以4m/s的速度勻速直線前進時，前后輪胎著地總面積約為100cm²，勻速行駛過程中的阻力為30N（忽略空氣的阻力）
（1）自行車所受重力是多少？（g取10N/㎏）
（2）自行車行駛過程中，車對地面的壓強是多少？（g取10N/kg）
（3）小紅騎著自行車沿直線勻速行駛10min，做了多少功？
（4）從它的結構和使用來看，應用了許多物理知識，請你仿照下表的示例，寫出兩個應用的實例．

示 例	用力捏車閘，通過增大剎車皮和車輪鋼圈之間的壓力來增大摩擦
例1	______
例2	______

Answer 1

【答案】分析：（1）已知自行車的質量，根據G=mg計算重力．
（2）騎車時對地面的壓力是人重和車重之和，受力面積是車和地面的接觸面積，根據壓強公式進行計算．
（3）已知騎行時間和速度，可以得到路程；已知自行車受到的阻力，可以得到牽引力；已知牽引力和路程，利用公式W=FS得到做的功．
（4）自行車上有很多的物理知識，從摩擦力、壓強、杠桿、光的反射、聲等方面去考慮．
解答：解：
（1）自行車受到的重力為G₁=mg=15kg×10N/kg=150N．
答：自行車的重力是150N．
（2）自行車對地面的壓力為F=G₁+G₂=（15kg+45kg）×10N/kg=600N，
P===6×10⁴Pa．
答：中學生騎車對地面的壓強為6×10⁴Pa．
（3）自行車通過的路程為S=vt=4m/s×10×60s=2400m
∵自行車勻速行駛，
∴受到的牽引力為F=f=30N
牽引力做的功為W=FS=30N×2400m=7.2×10⁴J．
答：牽引力做的功為7.2×10⁴J．
（4）答：

示例	用力捏車閘，通過增大剎車皮和車輪鋼圈之間的壓力來增大摩擦
例1	輪胎上刻有花紋；腳踏板凹凸不平；車的把手上有凹槽是通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力．
例2	車輪做成圓形；車軸處裝有滾珠是通過滾動代替滑動來減小摩擦力．
例3	塑料套緊套在車把手上；剎車時用力捏閘是通過增大壓力的方法增大摩擦力．
例4	車把是省力杠桿．
例5	車座寬而平是利用增大接觸面積的方法減小壓強．

點評：自行車是中學生最熟悉的交通工具，在設計和使用上應用了很多的物理知識或規律，應該注意總結．