定轴转动 · 证据实验台

为什么同样用力,门把手比门轴好推?

真正让物体转起来的不是“力大”这一件事。作用点、力的方向和物体对转动的“抗拒程度”,都藏在下面两条关系里。

先预测,再动滑块

保持 F、r、I 不变,把有向夹角 φ 从 30° 调到 90°,角加速度的大小会怎样?

先把直觉押在一个选项上,暂不公布答案。

转盘上的力

当前趋势:逆时针(正)
转盘受力与力臂动态图 圆盘绕中心定轴转动,图中显示位置矢量、力、作用线、垂直分力、平行分力和力臂。 固定转轴 力臂 d r 力 F F⊥ F∥ M+ 实际力 F 有效分量 F⊥
有效垂直分力 F⊥ = 4.00 N
合外力矩 M = +2.20 N·m
角加速度 α = +4.40 rad/s²

把干扰变量锁住,再做并列对比

两组的 F、φ、I 完全相同,只把 B 组作用半径缩短为 A 组的一半。

实验 A

较远作用点

r0.55 m M+2.20 N·m α+4.40 rad/s²
实验 B

较近作用点

r0.28 m M+1.10 N·m α+2.20 rad/s²

读取证据:留下可比较的数据

一次只改一个量,记录后再改下一次。先试 φ=30° 与 φ=90°,就能检查开头的预测。

序号F / Nr / mφI / kg·m²M / N·mα / rad·s⁻²
尚未记录。调好一组参数后,把它留作对照。

修正模型

哪一组关系能同时解释“沿半径推不转”“反向后正负号改变”和“大 I 更难加速”?