问题
实验题
某同学通过设计实验探究绕轴转动而具有的动能与哪些因素有关。他以圆形砂轮为研究对象,研究其转动动能与质量、半径、角速度的具体关系。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,用一把弹性尺子与砂轮接触使砂轮慢慢停下,设尺子与砂轮间的摩擦力大小恒为10/π牛(不计转轴与砂轮的摩擦),分别取不同质量、不同半径的砂轮,使其以不同的角速度旋转进行实验,得到数据如下表所示:
(1)由上述数据推导出转动动能Ek与质量m、角速度ω、半径r的关系式为 (比例系数用k表示)。
(2)以上实验运用了物理学中的一个重要的实验方法是 。
半径r/cm | 质量m/kg | 角速度ω(rad/s) | 圈数 | 转动动能Ek/J |
4 | 1 | 2 | 8 | 6.4 |
4 | 1 | 3 | 18 | 14.4 |
4 | 1 | 4 | 32 | 25.6 |
4 | 2 | 2 | 16 | 12.8 |
4 | 3 | 2 | 24 | 19.2 |
4 | 4 | 2 | 32 | 25.6 |
8 | 1 | 2 | 16 | 25.6 |
12 | 1 | 2 | 24 | 57.6 |
16 | 1 | 2 | 32 | 102.4 |
答案
(1)(3分); (2)控制变量法
(1)转动动能等于摩擦力做的功,,代入数据,得出如表所示结果,我们发现,当保持半径,质量不变时,我们发现,也就是说转动动能和角速度的平方成正比,当保持半径,角速度不变,改变质量时我们发现,就是说转动动能和质量成正比。当保持质量,角速度不变,改变半径时,我们发现,即转动动能和半径的平方成正比,由此我们得出
(2)上诉过程中我们用到了控制变量法