(2009全國初中應用物理知識競賽複賽題)圖2是小強的自行車傳動裝置的示意圖。請思考並回答：（1）．假設腳踏板...

問題詳情：

(2009全國初中應用物理知識競賽複賽題)圖2是小強的自行車傳動裝置的示意圖。請思考並回答：

（1）．假設腳踏板每2s轉1圈，在這種情況下，要計算自行車前進的速度大小，還需要測量哪些量?請你用這些量推導出自行車前進速度的表達式。

（2）．該自行車後架上裝有向車頭燈供電的小發電機，小發電機的上端有一半徑R0=1.0cm的摩擦小輪。行駛過程中，當需要小發電機向車頭燈供電時，小輪壓緊車輪，此時小輪與自行車車輪之間無相對滑動，車輪帶動小輪轉動，發電機發電。測得自行車大齒輪、小齒輪和後輪的半徑分別為8.0cm、3.4cm、33cm，問當自行車的車速為15km/h時，摩擦小輪的轉速(單位時間內轉過的圈數，單位：r/s)是多少?  取π =3.14。

（3）．小強利用第1問中推導的公式，計算出了自行車前進的速度大小(請你幫助小強計算自行車前進的速度)。然後他又實地測量了自行車的速度，對比後發現總有差別，請你説明這可能是什麼原因造成的。

【回答】

解析：（1）．還需要測量三個輪子的半徑：大齒輪（主動齒輪或輪盤）半徑R小齒輪（被動齒輪或飛輪）半徑R後輪半徑R3。

推導自行車速度的表達式：

設大齒輪、小齒輪和後輪的轉動週期分別為TT2和T3。

可得：大齒輪邊緣的速度：v1=

小齒輪邊緣的速度：v2=  

後輪邊緣的速度：v3=  

因為：v1=v2，T2=T3，

所以：自行車前進的速度：v= v3= 

（2）．設摩擦小輪的速度為n0，

可得：n0= =r/s =66.3r/s

即當自行車的車速達到15km/h時，摩擦小輪的轉速：n0=66.3r/s

（3）．因為自行車腳踏板的週期T1=2s，且R1=8.0cm、R2=3.4cm、R3=33cm

所以：自行車前進的速度：v= m/s=2.44m/s=8.8km/h

可能原因：①自行車輻條不緊，導致車圈在行駛過程中為橢圓；②車胎內氣不足，導致車胎與地面接觸部分到車軸距離小於所測車輪半徑；③自行車實際行駛路徑與測量長度的路徑不重合；④大齒輪、小齒輪、後輪半徑測量的不準；⑤行駛過程中腳踏板的週期很難保*為2s。

知識點：物理競賽

題型：綜合題