摘要:探究能力是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: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.由于克服转轴间的摩擦力做功.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的数据如下表所示.另外已测得砂轮转轴的直径D=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.并填入表格中. ω/(rad·s-1) 0.5 1 2 3 4 n 5.0 20 80 180 320 Ek/J (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: . (3)若测得脱离动力后砂轮的角速度为2.5 rad/s.则它转过45圈时的角速度为 rad/s. 解析:(1)由能量守恒定律可知.脱离动力时刻砂轮的转动动能等于停止前克服滑动摩擦力做的功.即: ΔEk=Wf=nπD·f. (2)由表中数据可得Ek∝ω2.设Ek=kω2 当有ω=0.5 rad/s时有: k×0.52=5π×10-2× 解得:k=2.故Ek=2ω2. (3)由动能定理得:Ek′-Ek=-f·45·πD 解得:Ek′=2×2.52 J-×45×π×1×10-2 J=8 J 又由Ek′=2ω′2 解得:ω′=2 rad/s. 答案:(1)0.5 2.0 8.0 18.0 32.0 (2)Ek=2ω2 (3)2.0

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