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
41286.4
4131814.4
4143225.6
4221612.8
43224 19.2                                                     
4423225.6
8121625.6
12122457.6
161232102.4

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

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