5.探究能力是进行物理学研究的重要能力之一.物体因绕轴转动而具
有的动能叫转动动能,转动动能的大小与物体转动的角速度有关.
为了研究某一砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系,某同学采用了
下述实验方法进行探索:如图5-4-10所示,先让砂轮由动力带动
匀速旋转,测得其角速度ω,然后让砂轮脱离动力,由于克服转轴间 图5-4-10
摩擦力做功,砂轮最后停下,测出砂轮脱离动力到停止转动的圈数n,通过分析实验数据,
得出结论.经实验测得的几组ω和n如下表所示:
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ω/rad·s-1 |
0.5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
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n |
5.0 |
20 |
80 |
180 |
320 |
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Ek/J |
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另外已测试砂轮转轴的直径为1 cm,转轴间的摩擦力为 N.
(1)计算出砂轮每次脱离动力的转动动能,并填入上表中.
(2)由上述数据推导出该砂轮的转动动能Ek与角速度ω的关系式为________________.
解析:(1)从脱离动力到最后停止转动,由动能定理得-Ff·n·πD=0-Ek0,即Ek0=nFfπD
=0.1n 将n的不同数值代入可得到相应的转动动能如下表:
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Ek/J |
0.5 |
2 |
8 |
18 |
32 |
答案:(1)
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Ek/J |
0.5 |
2 |
8 |
18 |
32 |
(2)Ek=2ω2