(2011?上海二模)某同學(xué)通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來探究物體因繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)而具有的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能與哪些因素有關(guān),他以圓型砂輪為研究對(duì)象,研究其轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能與其質(zhì)量、半徑、角速度等的具體關(guān)系.如圖所示,砂輪由動(dòng)力帶動(dòng)勻速旋轉(zhuǎn),測得其角速度為ω,然后讓砂輪脫離動(dòng)力,用一把彈性尺子與砂輪接觸使砂輪慢慢停下,設(shè)尺和砂輪間的摩擦力恒為
10
π
N
,不計(jì)轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量及其與支架間的摩擦.分別取不同質(zhì)量、不同半徑的砂輪,使其以不同的角速度旋轉(zhuǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),最后得到的數(shù)據(jù)如表所示:
半徑/cm 質(zhì)量/m0 角速度/rad?s-1 圈數(shù) 轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能/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
4 4 2 32 25.6
8 1 2 16 25.6
12 1 2 24
16 1 2 32 102.4
(1)該同學(xué)計(jì)算了其中五次砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能,請(qǐng)你計(jì)算其他兩次次砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能并填在上面表格的空白處.
(2)由上述數(shù)據(jù)推導(dǎo)出該砂輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能Ek與質(zhì)量m、角速度ω、半徑r的關(guān)系式
EK=kmω2r2(k為比例系數(shù))
EK=kmω2r2(k為比例系數(shù))

(3)以上實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了物理學(xué)中的一個(gè)重要的思維方法是:
控制變量法
控制變量法
分析:根據(jù)第一、二、三組數(shù)據(jù),半徑、質(zhì)量相同,角速度不同,分析轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能與角速度的二次方成正比.根據(jù)第一、四組數(shù)據(jù),半徑、角速度相同,質(zhì)量不同,分析轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能與質(zhì)量成正比.根據(jù)第一、七組數(shù)據(jù),或第七、九組數(shù)據(jù),質(zhì)量、角速度相同,半徑不同,分析轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能與半徑的二次方成正比.最終得出轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能與質(zhì)量成正比、與半徑和角速度的二次方成正比,表達(dá)式為:EK=kmω2r2(k為比例系數(shù)).從而得出兩空格的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能.在處理以上數(shù)據(jù)時(shí),控制幾個(gè)量不變,改變一個(gè)量,從而得出它們的關(guān)系,在物理上稱為控制變量法.
解答:解:(1)根據(jù)第一、二、三組數(shù)據(jù),半徑、質(zhì)量相同,角速度不同,發(fā)現(xiàn)角速度變?yōu)樵瓉淼?倍,轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能變?yōu)樵瓉淼?倍,角速度變?yōu)樵瓉淼?span id="zl7pbdv" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">
3
2
倍,轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能變?yōu)樵瓉淼?span id="7lzptlb" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">
9
4
倍,可知轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能與角速度的二次方成正比.根據(jù)第一、四組數(shù)據(jù),半徑、角速度相同,質(zhì)量不同,發(fā)現(xiàn)質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?倍,轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能變?yōu)樵瓉淼?倍,可知轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能與質(zhì)量成正比.根據(jù)第七、九組數(shù)據(jù),質(zhì)量、角速度相同,半徑不同,發(fā)現(xiàn)半徑變?yōu)樵瓉淼?倍,轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能變?yōu)樵瓉淼?倍,可知轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能與半徑的二次方成正比,綜上所述,轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能與質(zhì)量成正比、與半徑和角速度的二次方成正比,表達(dá)式為:EK=kmω2r2(k為比例系數(shù)).第五組數(shù)據(jù)中,半徑和角速度與第一組數(shù)據(jù)中相同,質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?倍,所以轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能為原來的3倍,故答案為:19.2J.第八組數(shù)據(jù)中,質(zhì)量和角速度與第一組數(shù)據(jù)中相同,半徑變?yōu)樵瓉淼?倍,所以轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能為原來的9倍,故答案為:57.6J.
(2)表達(dá)式為:EK=kmω2r2(k為比例系數(shù)).
(3)分析的過程中總要控制一些量不變,故答案為:控制變量法.
點(diǎn)評(píng):研究某一物理量與幾個(gè)量的關(guān)系時(shí),必須控制其它量不變,去改變一個(gè)量,找出它們的關(guān)系,然后再控制其它量不變,再去改變一個(gè)量,再找出關(guān)系,依此類推,最終就能找出這一物理量與其他量的關(guān)系.
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1:1
1:1
;t1和t2時(shí)刻電梯的運(yùn)動(dòng)方向
不一定
不一定
相反(選填:“一定”、“不一定”).
時(shí)    間 t0 t1 t2 t3
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銫、鈉、鋅
銫、鈉、鋅
;其中從金屬
表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能最。
金屬
λ/10-6m 0.6600 0.5000 0.3720 0.2600 0.1962

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