問題詳情：
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?請你用這些量推匯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爲8.0cm、3.4cm、33cm，問當自行車的車速爲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，請你說明這可能是什麼原因造成的。
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【回答】
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。……3分
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爲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=
……1分
因爲：v1=v2，T2=T3，……1分
所以：自行車前進的速度：v= v3= 
……2分
2．設摩擦小輪的速度爲n0，
可得：n0=
……2分
=
r/s ……1分
=66.3r/s……1分
即當自行車的車速達到15km/h時，摩擦小輪的轉速：n0=66.3r/s ……1分
3．因爲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……1分
=2.44m/s=8.8km/h ……1分
可能原因：①自行車輻條不緊，導致車圈在行駛過程中爲橢圓；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*爲2s。……2分
說明：每答對一種情況得1分，原因分析最多得2分。*合理即給分。
知識點：物理競賽
題型：綜合題
