Question

1．中国山西，晋善晋美”．为了倡导绿色出行，省城太原投放了大量的公共自行车如图．小明在水平路面上骑行时，人与车总质量约70kg，每个轮胎与地面接触面积约为100cm²．（g=10N/kg）
（1）此时自行车对地面的压强是多少？
（2）若小明以5m/s的速度匀速骑行5min，所受阻力是总重力的0.06倍，求出小明克服阻力做功的功率．
（3）在自行车的构造和使用上利用了很多物理知识，请写出其中一点．

Answer 1

分析 （1）小明在水平路面上骑行时，对地面的压力等于人与车的总重力，受力面积为两个轮胎与地面的接触面积之和，根据p=$\frac{F}{S}$求出对地面的压强；
（2）根据f=0.06G求出自行车受到的阻力，根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出克服阻力做功的功率；
（3）观察自行车的构造都有哪些，然后将它的构造部分（如车座，轮胎，车闸，脚踏板，轴承等）结合物理知识进行解答．

解答 解：（1）自行车对地面的压力：F=G=mg=70kg×10N/kg=700N，
自行车对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{700N}{100×1{0}^{-4}{m}^{2}×2}$=3.5×10⁴Pa；
（2）自行车受到的阻力：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）在自行车的构造和使用上利用了很多物理知识，如：
轮胎表面有凹凸不平的花纹，是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦；
自行车的车座做得宽大，是为了增大受力面积，减小压强等．
答：（1）此时自行车对地面的压强是3.5×10⁴Pa；
（2）小明克服阻力做功的功率为210W；
（3）轮胎上有花纹，增大接触面的粗糙程度，增大摩擦力（合理即可）．

点评 本题考查了压强、功率的计算以及自行车的构造和使用上利用的物理知识，关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等，体现了物理知识来源于生活、服务于生活的理念．