Question

1．中國山西，晉善晉美”．為了倡導綠色出行，省城太原投放了大量的公共自行車如圖．小明在水平路面上騎行時，人與車總質量約70kg，每個輪胎與地面接觸面積約為100cm²．（g=10N/kg）
（1）此時自行車對地面的壓強是多少？
（2）若小明以5m/s的速度勻速騎行5min，所受阻力是總重力的0.06倍，求出小明克服阻力做功的功率．
（3）在自行車的構造和使用上利用了很多物理知識，請寫出其中一點．

Answer 1

分析 （1）小明在水平路面上騎行時，對地面的壓力等于人與車的總重力，受力面積為兩個輪胎與地面的接觸面積之和，根據p=$\frac{F}{S}$求出對地面的壓強；
（2）根據f=0.06G求出自行車受到的阻力，根據P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出克服阻力做功的功率；
（3）觀察自行車的構造都有哪些，然后將它的構造部分（如車座，輪胎，車閘，腳踏板，軸承等）結合物理知識進行解答．

解答 解：（1）自行車對地面的壓力：F=G=mg=70kg×10N/kg=700N，
自行車對地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{700N}{100×1{0}^{-4}{m}^{2}×2}$=3.5×10⁴Pa；
（2）自行車受到的阻力：f=0.06G=0.06×700N=42N，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得，克服阻力做功的功率：
P=fv=42N×5m/s=210W；
（3）在自行車的構造和使用上利用了很多物理知識，如：
輪胎表面有凹凸不平的花紋，是通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦；
自行車的車座做得寬大，是為了增大受力面積，減小壓強等．
答：（1）此時自行車對地面的壓強是3.5×10⁴Pa；
（2）小明克服阻力做功的功率為210W；
（3）輪胎上有花紋，增大接觸面的粗糙程度，增大摩擦力（合理即可）．

點評 本題考查了壓強、功率的計算以及自行車的構造和使用上利用的物理知識，關鍵是知道水平面上物體的壓力和自身的重力相等，體現了物理知識來源于生活、服務于生活的理念．