Question

一個有一定厚度的圓盤，可以繞通過中心垂直于盤面的水平軸轉(zhuǎn)動，圓盤加速轉(zhuǎn)動時，角速度的增加量△ω與對應(yīng)之間△t的比值定義為角加速度β（即ρ=

△?

△t

）．我們用電磁打點計時器、米尺、游標卡尺、紙帶、復(fù)寫紙來完成下述實驗：（打點計時器所接交流電的頻率為50Hz，A、B、C、D…為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間有四個點未畫出）
①如圖甲所示，將打點計時器固定在桌面上，將紙帶的一端穿過打點計時器的限位孔，然后固定在圓盤的側(cè)面，當圓盤轉(zhuǎn)動時，紙帶可以卷在圓盤側(cè)面上；
②接通電源，打點計時器開始打點，啟動控制裝置使圓盤勻加速轉(zhuǎn)動；
③經(jīng)過一段時間，停止轉(zhuǎn)動和打點，取下紙帶，進行測量．
（1）用20分度的游標卡尺測得圓盤的半徑如圖乙所示，圓盤的半徑r為

6.000

cm；
（2）由圖丙可知，打下計數(shù)點D時，圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為

6.5

rad/s；
（3）紙帶運動的加速度大小為

0.59

m/s²，圓盤轉(zhuǎn)動的角加速度大小為

9.8

rad/s²；
（4）如果實驗測出的角加速度值偏大，其原因可能是

測量轉(zhuǎn)動半徑時沒有考慮紙帶的厚度

（至少寫出1條）．

Answer 1

分析：（1）20分度的游標卡尺精確度為0.05mm，讀數(shù)時先讀大于1mm的整數(shù)部分，再讀不足1m的小數(shù)部分；
（2）根據(jù)平均速度等于中間時刻瞬時速度求出D點的瞬時速度，然后根據(jù)v=ωr求解角速度；
（3）用逐差法求解出加速度，再根據(jù)加速度等于角加速度與半徑的乘積來計算角加速度；
（4）根據(jù)公式ρ=ar進行判斷．

解答：解：（1）整數(shù)部分為60mm，小數(shù)部分為零，由于精確度為0.05mm，故需寫到0.001cm處，故讀數(shù)為6.000cm；
故答案為：6.000；
（2）打下計數(shù)點D時，速度為
vD=

CE

2T

=

(13.19-5.41)×0.01

2×0.1s

=0.389m/s
故
ω=

v

r

=

0.389

0.06

≈6.5rad/s
故答案為：6.5；
（3）紙帶運動的加速度為
a=

△x

(△t)2

=

CE-AC

(△t)2

=

(13.19-2×5.41)×0.01

0．22

=0.59m/s²
由于ρ=

△?

△t

，ω=

v

r

，故角加速度為ρ=

a

r

=

0.59

0.06

≈9.8rad/s2
故答案為：0.59，9.8；
（4）根據(jù)公式ρ=

a

r

，ρ偏大，為a偏大，或者r偏小，故可能的原因為：測量轉(zhuǎn)動半徑時沒有考慮紙帶的厚度．

點評：本題根據(jù)根據(jù)題意中角加速度的定義，同時結(jié)合紙帶處理中加速度和速度的求法進行分析處理．