大学物理实验三线摆实验报告

1、湖北文理学院物理实验教学示范中心实验报告实验名称：三线摆法测定物体的转动惯量实验日期： 实验室：n1-103指导教师：实验目的：1、学会用三线摆测定物体的转动惯量；2、学会用累积放大法测量周期运动的周期；3、验证转动惯量的平行轴定理。仪器用具：仪器、用具名称及主要规格（包括量程、分度值、精度等）1、fb210型三线摆转动惯量实验仪2、fb210a型数显计时计数毫秒仪 3、米尺、游标卡尺、物理天平实验原理:根据自己的理解用简练的语言来概括（包括简单原理图、相关公式等）1、待测物体的转动惯量根据能量守恒定律和刚体转动定律，可导出圆盘对中心轴的转动惯量为:其中，mo 下盘的质量;mog r r2ho

2、to2(1)r, r上下悬点离各自圆盘中心的距离;h o 平衡时上下盘间的垂直距离;to下盘作简谐振动的周期;g 当地重力加速度（襄阳地区取9.794 % )将质量为m的待测物体放在下盘上，并使中心重合。则其转动惯量为:i1(m° m)g r r4 2ht12(2)其中，h 放待测物体时上下盘间的垂直距离;to 放待测物体时振动周期;所以，忽略悬线的伸长，待测物体对中心周的转动惯量为:g r r_2_ 2(3)i i1 io fv(mom)t1mo而圆环对中心轴的转动惯量理论计算公式为:i 4m(r12 r2)2、验证平行轴定理将形状和质量分布完全相同，质量均为m的两个圆柱体对称地放

3、置在下圆盘上，测出两小圆柱体和下圆盘对中心轴的转动周期tx,则每个圆柱体对中心轴的转动惯量为:2m，)g r r2htx2io(4)如果测出小圆柱中心与下圆盘中心的距离x以及小圆柱的半径rx ,则由平行轴定理可求得其转动惯量为:i x, m,xx21m, r：2 x(5)实验内容:简述实验步骤和操作方法1、调整三线摆装置。(1)调整底板上的三个调节螺丝，使上圆盘处于水平状态;(2)调整上圆盘上的三个调整螺丝，使下圆盘处于水平状态;(3)调整光电传感器安装位置，使下圆盘边上的挡光杆能自由往返通过光电门槽口。2、测量相关物理量。(1)测出物体的质量 m0,m, m, ；用米尺测出上下圆盘之间的垂直

4、距离h o;(3)(4)测出上下圆盘三悬点之间的距离a,b,算出悬点到中心的距离 r,r；用游标卡尺测出待测物体的内、外半径2r1,2r2和小圆柱体的直径2rx。3、测量周期t0,t1,txo(1)测量下圆盘转动20个周期的时间，计算出 t0 ,重复测量5次;(2)放置同轴圆环后，测量转动20个周期的时间，计算出 t1,重复测量5次;(3)对称放置两圆柱体后，测量转动 20个周期的时间，计算出 tx,并测量放置两小圆柱体小孔间距2x ,重复测量5次。4、计算待测量的转动惯量，并与理论计算值比较，求相对误差。实验数据:根据实验步骤设计数据记录表格，并真实、准确地记录实验数据。表1、测定下圆盘转动

5、惯量的数据记录表下盘质量mo/g顺次12345平均值上下盘间距ho/cm上盘悬孔间距a/cm下盘悬孔间距b/cm下盘20t。/s下盘的直径2r)/cm表2、测定圆环转动惯量的数据记录表圆环的质量m/g顺次12345平均值加圆环20tjs圆环的外直径2r1/cm圆环的内直径2rz/cm表3、验证平行轴定理数据记录表小圆柱体的质量m,/g顺次12345平均值小孔间距2x/cm对称加两小圆柱体20tx /s小圆柱体的直径2rx/cm实验结果与分析:按实验要求处理数据，进行误差分析，并对实验中存在的问题、数据结 果等进行总结。1、下圆盘转动惯量的计算下盘质量m0/g顺次12345平均值计算值上下盘间距

6、h0/cm上盘悬孔间距a/cm下盘悬孔间距b/cm下盘20t0 /s下盘的直径2r/cm卜圆盘的转动惯量,m0g r r_ 2测量值ioy2to42h0理论值i 2 m0r(2相对误差2、圆环转动惯量的计算所的质量m/g顺次12345平均值计算值力口所 20t1 /s圆环的外直径2r1/cm圆环的内直径2r2/cm圆环的转动惯量测量值.g r r 一一2.2、i ii i。/ 2口 (m0 m)t i m°t0 4 h理论值i 2 m(r12 r2)相对误差3、小圆柱动惯量的计算,1 r(m0 2m,)g r r .2 .2 1 测量值：ix- / 2. txio理论值：ixm,x-m,rx2 4h2小圆柱体的质量 m,/g93.00顺次12345平均值计算值小孔间距2x/cm对称加两小圆柱体20tx/s小圆柱体的直径2 rx /cm小圆柱转动惯量的测量值kgm2小圆柱转动惯量的理论值kgm