Question

如圖是一個騎車愛好者騎自行車時的路程隨時間變化的圖象．求：
（1）騎車者的速度為多大？
（2）若騎車人騎車時受到的阻力為50N，自行車勻速向前行駛5min，則他克服阻力做了多少焦耳的功？
（3）如果騎車人質量為48kg，自行車質量為12kg，車胎與地面總接觸面積為40cm²，則人騎自行車時，自行車對地面的壓力和壓強分別是多少？
（本題g取10N/kg）

Answer 1

解：（1）從圖可知自行車做勻速直線運動，當車行過s=150m時，所用時間t=30s，騎車速度 v===5m/s．
（2）騎車人騎車時，車受到的向前的動力F與向后的阻力f而做勻速直線運動，這兩個力是一對平衡力，所以F=F=50N，在5min=300s內車子行駛的路程s=vt=5m/s×300s=1500m，他克服阻力做的功W=Fs=50N×1500m=7.5×10⁴J．
（3）自行車（包括人）受豎直向下的重力G，豎直向上的支持力F而平衡，由平衡條件得：
F=G=（m_車+m_人）g=（48kg+12k）×10N/kg=600N，F與車對地面的壓力F'是作用力與反作用力，所以車對地面的壓力F'=F=600N．車胎與地面總接觸面積s=40cm²=0.004m²，自行車對地面的壓強：p===1.5×10⁵Pa．
答：（1）騎車者的速度是5m/s．（2）他克服阻力做的功是7.5×10⁴J．（3）自行車對地面的壓力是600N，對地面的壓強是1.5×10⁵Pa．
分析：（1）由圖象分析自行車的路程與時間的關系，確定它做什么運動，然后由速度公式求速度．
（2）對自行車受力分析，由平衡條件求出騎自行車的動力，由路程公式求出自行車在5min內的路程，然后由功的公式求克服阻力做的功．
（3）由平衡條件求出車對地面的壓力，然后由壓強公式求壓強．
點評：圖象可以直觀地反映出物理量間的關系，用圖象描述物理量間的關系、反應物理規律是一種常用的方法，我們要掌握識圖、讀圖、作圖的能力