题目内容

一个有一定厚度的圆盘,可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动.用下面的方法测量它匀速转动时的角速度.
实验器材:电磁打点计时器、米尺、纸带、复写纸片.
实验步骤:
(1)如图1所示,将电磁打点计时器固定在桌面上,将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后,固定在待测圆盘的侧面上,使得圆盘转动时,纸带可以卷在圆盘侧面上.?
(2)启动控制装置使圆盘转动,同时接通电源,打点计时器开始打点.
(3)经过一段时间,停止转动和打点,取下纸带,进行测量.?
①由已知量和测得量表示的角速度的表达式为ω=
L
nTr
L
nTr
,式中各量的意义是:
式中T为电磁打点计时器打点的周期,r为圆盘的半径,L是用米尺测量的纸带上选定的两点间的长度,n为选定的两点间的打点周期数
式中T为电磁打点计时器打点的周期,r为圆盘的半径,L是用米尺测量的纸带上选定的两点间的长度,n为选定的两点间的打点周期数

②某次实验测得圆盘半径r=5.50×10-2 m,得到的纸带的一段如图2所示,求得角速度为
6.97rad/s
6.97rad/s
分析:通过纸带打点的时间间隔和位移,求出圆盘的线速度,根据ω=
v
r
得出角速度的表达式,代入数据求出角速度的大小.
解答:解:①在纸带上取两点为n个打点周期,距离为L,则圆盘的线速度为:v=
L
nT
,则圆盘的角速度ω=
v
r
=
L
nTr
,式中T为电磁打点计时器打点的周期,r为圆盘的半径,L是用米尺测量的纸带上选定的两点间的长度,n为选定的两点间的打点周期数.   
②从图中可知第一个点到最后一个点共有n=15个周期,其总长度L=11.50cm.代入数据解得:ω=6.97 rad/s.
故答案为:①
L
nTr
,式中T为电磁打点计时器打点的周期,r为圆盘的半径,L是用米尺测量的纸带上选定的两点间的长度,n为选定的两点间的打点周期数;②6.97rad/s.
点评:解决本题的关键知道该实验的原理,通过纸带处理求出圆盘的线速度,根据线速度与角速度的关系,求出角速度的表达式.
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