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自行车上学物理

2020-11-06杜英杰

关键词:平衡力摩擦力重力

杜英杰

自行车和我们的生活密切相关,为了倡导绿色出行,全国各地都相继投放了大量的共享自行车.你是否知道.自行车里面可包含着大量的物理学知识呢?如果你可以系统解决本文中的问题.相信你的基础知识已经掌握好了,网状题源式学习是一种高效的学习方式,利用最少的题目达到最有效的学习效果,这里我们就用题源的方式让同学们快速高效地提高期末复习的质量.

题源:阳光明媚的周末.善于观察和思考的敬康和冠霆同学相约骑车一起去新蕾公园游玩.今天敬康同学骑了一辆崭新的自行车,质量为15 kg,冠霆同学的自行车质量为16 kg,敬康同学的质量为45 kg.到达公园门口休息时.他们一边观察思考,一边提出了以下的问题,请你和他们一起走进物理知识的殿堂吧.(这里取g=10 N/kg)

1.当敬康同学把自己的自行车停在一个两端被垫起的薄木板上时,发现木板发生了弯曲.这说明了什么物理原理?

2.当运动着的自行车要停下时,需要捏闸阻止其继续运动,用力越大,自行车停下得越快,这里面蕴涵了哪些物理原理?

3.他们思考着,如果大人和小孩骑着两辆完全相同的自行车都在水平道路上以相同的速度运动,哪个更容易停下来?为什么?

4.敬康同学的新自行车所受的重力是多少?

5.敬康的新自行车静止在水平地面上.自行车和地面分别受哪些力的作用?大小是多少?你能找出哪一对是平衡力吗?

6.当敬康同学用5.3 N的力去推自行车时,没有推动,则自行车此时在水平方向受到哪些力的作用?

7.如果冠霆同学的自行车放在斜面上处于静止状态.这辆自行车分别受到哪些力的作用?

8.你知道水平匀速行驶着的自行车在水平方向受到哪些力的作用吗?它的主动轮(后轮)和被动轮(前轮)所受到的摩擦力的方向又是怎样的?

9.敬康同学回想了一下,他在水平路面上匀速骑行900 m所用时间为3 min.每个轮胎与地面接触面积约为0.01m2,那么,敬康同学骑自行车行驶的速度为多少?自行车对地面的压力是多少?此时自行车对地面的压强又是多少?

10.敬康同学的新自行车车座面积比冠霆同学的大,这有什么区别呢?

11.敬康同学看到路旁的一辆正在行驶着的汽车里,因为车窗打开,汽车中的遮阳布向车外飘出来了,这又是为什么呢?

解析:1.当敬康同学把自行车放在两端被垫起的薄木板上时,木板弯曲,显然是发生了形变.因为力的作用效果之一就是可以改变物体的形状.

2.运动着的物体要停下来需要力的作用,因为力的另一个作用效果就是可以改變物体的运动状态.这里用力捏闸.就是增加自行车闸皮和轮胎之间的压力.因为决定滑动摩擦力大小的因素有压力的大小和接触面的粗糙程度.增大压力或者增加接触面的粗糙程度都可以增大摩擦力的大小.同一辆自行车,摩擦阻力越大,运动状态改变得越快,自然可以越快地停下来.

3.大人和小孩虽然骑着相同的自行车.但他们的质量不同.则他们的惯性大小也不同,运动状态改变的难易程度也就不同.在相同摩擦阻力的情况下.小孩和自行车一起时的总惯性小,运动状态就相对容易改变,更容易停下来.

4.根据重力和质量的关系G=mg,可以计算出敬康同学自行车的重为G敬康车=m敬康车g=15 kgx10 N/kg=150 N.

5.自行车受到的力有重力和支持力,地面受到的是自行车对地面的压力.大小均和自行车所受的重力相等,都是150 N.这里只有重力和支持力是一对平衡力.因为平衡力的条件是必须作用在同一物体上,而压力是地面受到的力.

6.当敬康同学用5.3 N的力去推自行车时,没有推动,则自行车此时在水平方向受到的力是推力和静摩擦力,它们是一对平衡力.

7.冠霆同学的自行车在斜面上处于静止状态,这辆自行车车除了受到重力和支持力.还受到一个沿斜面向上的摩擦力.自行车在这三个力的作用下处于平衡状态.

8.水平匀速行驶着的自行车在水平方向受到来自自行车向前的动力和来自地面的摩擦力,因为自行车做匀速直线运动,所以这两个力彼此平衡.主动轮(后轮)起到提供向前动力的作用.而这个动力是和地面发生静摩擦而产生的,所以主动轮(后轮)受到的摩擦力向前,而被动轮(前轮)是在后轮的推动下被迫向前运动,所以被动轮(前轮)所受到的摩擦力的方向是向后的.

10.敬康同学的新自行车车座面积比冠霆同学的大,根据压强计算公式p=f/s詈可知,在相同的压力情况下,受力面积越大,压强越小,也就是压力越分散,坐上自然就会感觉越舒服.

11.看到行驶着的汽车中的遮阳布是向车外飘的,是因为流体流速大的地方压强小.显然车外面空气流动的速度大,压强小,所以汽车中的遮阳布向外飘.

责任编辑 蔡华杰

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