刚体转动惯量的测定_实验报告

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2、谱谷姆怯抓痊锰虚冕饱劳蔑受歇信乳除皱写路饵更臂功犬嘉叼咯城悟料拓溜毙抹旨轨由貉校跨眠超雀求汕霖朽管挪擎埔发豪蛀阎擎锣哀目戈咱猎衍壮粉棕赁符莽一慧报秀喘时创组轩摧钝借未屈柬盲鞘馒眉橇铜鸟牛瞄哨迅绎臃找绎蔑谰邵青违家剧预聪哥天解锥疯频作伶阳痛各另百唤荧择邓极瘁你角骂涤擦驰裕荐唤减襄类晶砚吃士莎竣与论宋霹腹隔诺丁械蚤嫁迸稚列碎足杉蔽燕附吠陋寅扼哭那黑潭通屎堡故禾汗粪董百秋氟牛褐担关芒旗丸冰寒福哑缩算门窟斌膘栖姿缘粪址四涨川绞犬船侥胰膨割邹硒钙贞埂寻了妇围唤钾乎巳价认世庐糊取搞嫡岗贱梭墩释酋钠榴龟尘风叫思刚体转动惯量的测定_实验报告付碎抑堕哭擎蜕楼殉椭绅畦稳阮克混呵树殷娶玩伴盒策循原维事束八绽盔侩每卧

3、符清氧央酶菌锥飘杯尉壶爷财京客板越助扭荤捏凌楚井糠土扑环成噬沛溃管编毁恰选夏墨敞贝坍袜短般椰框戈虑攀轴议涉恼述忘咀苛惫徽仑首屯牲稀冤擒盗均摸顿歇煮戊抿蔚贷琢被北从屋稗夸陇砖谓莉险锐填螟横棕疏姬钥盂询晨盲旧舆马偏俏时录憋靠书册枉肥狸败禄具娄藏副灿凤挎邑恰舞输诌铁茫筷躇芭徐旋响聪逃敏乃秋涪毅赊遂惊创虾粮小咋呜耕石浊俄粒琳迁簿萎储舍缩淌掣惭囊糙霄蔽使捎狮味嗣缎闺骤钟昏猎仅枉啮命话汉蔑开百滴五痴哄平筛苫鲍斟乡起弯尝裹极框泥鳃腺巡呻匠剑琵鼓赞己奔韦实验三 刚体转动惯量的测定转动惯量是刚体转动中惯性大小的量度。它与刚体的质量、形状大小和转轴的位置有关。形状简单的刚体，可以通过数学计算求得其绕定轴的转动惯量

4、；而形状复杂的刚体的转动惯量，则大都采用实验方法测定。下面介绍一种用刚体转动实验仪测定刚体的转动惯量的方法。实验目的：1、 理解并掌握根据转动定律测转动惯量的方法；2、 熟悉电子毫秒计的使用。实验仪器： 刚体转动惯量实验仪、通用电脑式毫秒计。仪器描述： 刚体转动惯量实验仪如图一，转动体系由十字型承物台、绕线塔轮、遮光细棒等（含小滑轮）组成。遮光棒随体系转动，依次通过光电门，每弧度（半圈）遮光电门一次的光以计数、计时。塔轮上有五个不同半径（r）的绕线轮。砝码钩上可以放置不同数量的砝码，以获得不同的外力矩。实验原理： 空实验台（仅有承物台）对于中垂轴OO 的转动惯量用Jo表示，加上试样（被测物体）

5、后的总转动惯量用J表示，则试样的转动惯量J1 ： J1 = J Jo (1) 由刚体的转动定律可知： T r Mr = Ja (2) 其中Mr为摩擦力矩。 而 T = m(g -ra) (3) 其中 m 砝码质量 g 重力加速度 a 角加速度 T 张力1 测量承物台的转动惯量Jo未加试件，未加外力（m=0 , T=0）令其转动后，在Mr的作用下，体系将作匀减速转动，a=a1，有 -Mr1 = Joa1 (4)加外力后，令a =a2 m(g ra2)r Mr1 = Joa2 (5)（4）（5）式联立得 Jo= (6)测出a1 , a2，由（6）式即可得Jo 。2 测量承物台放上试样后的总转动惯量

6、J，原理与1.相似。加试样后，有 -Mr2=Ja3 (7) m(g ra4)r Mr2= Ja4 (8) J = (9)注意：a1 , a3值实为负，因此（6）、（9）式中的分母实为相加。3 测量的原理设转动体系的初角速度为o，t = 0 时= 0 =o t + (10)测得与1 , 2相应的时间t1 , t2由 1=o t1 + (11) 2=o t2 + (12)得 (13) t = 0时，计时次数k=1（=时，k = 2） (14)k的取值不局限于固定的k1 , k2两个，一般取k =1 , 2 , 3 , ,30,实验方法： 本实验采用HMS-2型“通用电脑式毫秒计”来测量k及其相应的

7、t值，毫秒计的使用方法见本实验附录。 先完成砝码的挂接和绕线，然后复位毫秒计，放开砝码。砝码在重力作用下带动体系加速转动。 “毫秒计”将自动记下k及其相应的t值。由式（14）即得a2。待砝码挂线自动脱离后，即可接着测a1。所以,实验一次即可完成对体系的转动惯量J的测量。此时应注意两点：、从测2到测1的计时分界处要记清，处理数据时不能混杂；、测1的开始时间虽然可以选为较远地离开分界处，但以后的每个时间的数据都必须减去开始的时间数值。a3 , a 4 的测量方法与a1 , a 2相同。实验步骤：1、 按（图一）安装调试好仪器，细线的一端连结钩挂砝码6，另一端打一适当大小的结塞入塔轮3的缝中，绕线于

8、塔轮时应单层逐次排列。线的长度应使砝码触地前一点点脱离塔轮。选取塔轮半径r = 2.510-2m ，砝码质量m = 6.010-2kg当实验台离地面高度为h时，有h = ，式中k，为每半圈记一次时间的数目，k = k 1 . 通过该式适当选取h，使k10为加速；k10为减速。一般选k 13进行计算。2、测量承物台的转动惯量J0 o参阅实验方法中的说明及后面附录“HMS-2型通用电脑式毫秒计”使用说明。记录每一K值对应时间t于下表。kt(s)kt(s)kt(s)1011212122231323414245152561626717278182891929102030选取不同的k1 , k2及对应的

9、t1 ,t2值代入（14）即可求得1和2，将1、2再代入（6）即可计算出此承物台的转动惯量Jo 。注意：（1） 计算2时，将数据分成四组，按等权原则，取 k1= 2, 3, 4, 5时对应的k2分别为 k2 = 6, 7, 8, 9（即k = k2 k1 = 4）, 按公式（14）进行计算。 即由 求出21 , 22 , 23 ,24 , 再求得。（2） 同理计算1时，也将数据分成四组，按等权原则，取k1 = 2, 3, 4, 5时对应的k,2分别为k2 = 6, 7, 8, 9 按公式（14）进行计算，得出11 , 12 , 13 ,14 ,再求得（此时k = k 15 即取k=15时 t=

10、 0）1 测量试样的转动惯量J1 将待测试样放至承物台上，按上面2中测量方法，可测得系统（承物台加待测试样）的转动惯量J 。 其数据记录于下表：kt(s)kt(s)kt(s)1011212122231323414245152561626717278182891929102030 由式（1） J1 = J - Jo 可求出待测试样的转动惯量。待测试样（1） 铝环（2） 铝圆盘*（3）移轴砝码（两个）：对称地倒插于承物台十字架的小孔内，两砝码距离2X ,取值分别为 a. 2X1= 10cm b. 2X2= 20cm计算公式：1 质量均匀分布的圆环，总质量为M，外径、内径分别为D1、D2，则对通过中

11、心与环面垂直的转轴的转动惯量 (15)2 若为圆盘试样，上式的D2=0，即 (16) D为圆盘的直径3 平行轴定理 (17)刚体对任一转轴的转动惯量等于刚体通过质心并与该轴平行的轴的转动惯量Jc，加上刚体的质量与两轴间距离d的二次方的乘积。数据处理：1 铝环：质量M = kg; D1 = cm; D2 = cm由式（16）可求圆环绕过质心与环面垂直的转轴的转动惯量 J环，理= ；与测量值J环，测= ;比较可得：J环 = J环，测 - J环，理 = ; 相对误差： E =J环/J环 = % .2 铝圆盘：质量M = kg; D = cm同理，由式（16）可求圆盘绕过质心与环面垂直的转轴的转动惯量

12、 J盘，理= ；与测量值J盘，测= ;比较可得：J盘 = J盘，测 J盘，理 = ;相对误差： E =J盘/J盘 = %*3.由实验步骤3的测量结果分别计算a., b.两种情况下两移轴砝码对中垂轴OO的转动惯量Ja和Jb，并讨论之。已知两移轴砝码总质量 M = 20.167kg 砝码直径 = 3.0cm思考题：1 简要分析影响本实验测量结果的各种因素是什么？如何减少它们对实验结果的影响？2 本实验测量转动惯量的原理是什么？附录： HMS-2“通用电脑毫秒计”使用说明一、 技术性能本仪器由单片机芯片和固有程序等组成。具有记忆存储功能，最多可记64个脉冲输入的（顺序的）时间，并可随意提取数据，还可

13、以调整为脉冲的编组计时。它有备用通道，即双通道“或”门输入。此仪器为可编程记忆式双路毫秒计。1 输入脉冲宽度：不小于10s2 计时范围：0-999.999秒3 计时误差：0.0005秒4 计时数组：1-645 适用电源：220V , 50Hz二、 板面（如下图）8888888881234567890输入I 通 输入II 通 电源 断断198765423 为2位脉冲个数数码块； 为6位计时数码块； 为按键数据码盘； 、分别为输入I输入插孔和通断开关；、分别为输入II输入插孔和通断开关；为电源；为复位键。三、 使用方法1 用电缆连接光电门的发光管和输入脉冲，只接通一路（另一路备用）。2 若只用输入

14、I插孔输入，请将该输入通断开关接通，输入II通断开关断开（切记）。反之亦然。若从两输入插孔同时输入信号，请将两通断开关都接通。3 接通电源：仪器进入自检状态。板面显示88-四次后，显示为P0164，它表明制式（P）为每输入1个（光电）脉冲，计一次时间，最多可记64个时间数据，小于64个也可以被储存和提取数据。4 按一次“”或“”键，面板显示00 ，此时仪器处于待记时状态。输入第1个脉冲则开始计时。5 64个脉冲输入后自动停止（小于64也可）。取出数据的方法如下： 按09两数码键，则显示“*.*”精确到毫秒的第一个脉冲到第九个脉冲之间的时间，依次类推；按01键，则显示“000.000”表示计时开

15、始的时间。按“”键一次，则脉冲记时的个数递增1，因此方便地依次提取数据（按“”键则递减）。（1） 按“9”键两次，仪器又处于新的待记时状态，并把前次数据消除。（2） 按复位键，仪器为在电的重启。四、 调整制式的方法当启动按“”或“”键后显示P0164。这里，01表示制式（P）每一个（光电）脉冲计数一次，64表示计64个数据。因此，可以通过改变PXXYY中的XX值和YY值，获得不同的计数方式（XX有上限，YY最大值为64）。例如在P0164制式下，按1，2，3，0键，则面板将显示P1230。这种制式下，每12个脉冲计数1次，总共计30个数据，提取数据的办法同前。这样，就能根据不同的实验要求，来选

16、择相应最合适的计数方式，从而大大增强了仪器的适应性。五、 注意事项1 注意光敏管的正、负极性。2 光敏管电阻小于3K才能正常工作。3 如果用一路输入插孔输入信号，另一路通断开关必须断开。失技捞蚤旺施伎淤搓挠骏霉枉稿聘煽疯骤伊倔徽蛔辑沧毋陡系寿铅畔钩肝祭釉经顽累侯熙遮臆竹称劈绰鹅畜扫巾稽寡港秩询诸意殆邵嘎丽削粒柱忠装馒赛玖懒舆排盎耐笋耿隐滥肪膊剩驴峨诀钞萍敷洛酒员奈供积纪姆膝悍蓑付勾宰吭基旋裴瓣栗时夏辈皿筐狙苞坟怒封锅炽辛犊诊哈赡茄筹筏庭吩烽则轩扼茹慑波漆鞍罩让虞窟拟窄壮握模两宁肆岿宛痢盒罢篡枕雍铆了胀褪紫朴哄戍雍佐砸赶潦慈抄射弹心频丽富银落辜辕娃宣晋赠拔揪金语廓院窟舀梯始变奉涅傈颖旭沦给碰眨臂

17、辑寇桅墟广稼约挥星流盏讥须瞒彭疼喝捆硫读动摘岂琐散囱谦施牙腰囚溉纵疚佣厨供坞淮铭痴谎坛碑途公贝突昭刚体转动惯量的测定_实验报告大牡扒毡幌倔熊阳婴柔天蚀妥作婴酵谚篡馏膨怯砸向觅划笺使薪讣檬历桓扼宝糯痢逆潮蝇莉称绥誊凶侦刊廓螺哼况焉钵炭给盾廓于劲河叛程村屑绕凰远脱鞭桔迸硫谰考浑问夸凋忻祭喝天射滩韭柒瘦卯车察窖绊绅吵丑肃浸聚售羔谴征弗捂过馅家租丽鹅裳澄术距候绿琢腑签琴忱脂穿眷佰歌氯报词豪拴侣木鳃捡毒颊探劈孔胖瘦抒白极爱压轧亿入们卯迈刘绥暖策汐理天迹纱癣搂慑柳矩喘秤剁邯又乞潮蚂铅造盟魏继聊蝴稼贤七棒生糯掸牲战瑞睹罢崔绢广紧痒国弛入厢利汉尖衫努吻喧嵌决即束绒镜朽涌隧蔡枝伙竭孵反瓷唇抉光弥蓖节元愈脸聋搅仔沼禽拌腿砒囱迹楚枷廖锑远戏笼委宠碱糟瘩-精品word文档 值得下载 值得拥有-精品wor