DH4605IP惯性称

1、动力学综合设计性实验装置一惯性秤（DH4605IP）实验讲义杭州大华科教仪器研究所杭州大华仪器制造有限公司惯性秤实验讲义、用途供高等、中等师范院校及理工科大学普通物理实验用。本仪器提供了不同于天平测定质量的另一种质量测定方法一即使用惯性秤测定物体质量的原理和方法；学习仪器的定标方法和求仪器常数的方法，研究重力对惯性秤的影响。二、结构如图1,其主要部分是两根弹性钢片，连成的一个悬臂振动体，振动体的一端是秤台11,秤台的槽中可插入定标用的标准质量块。悬臂振动体的另一端是平台9,通过固定螺栓把悬臂振动体固定在座上，旋松固定螺栓，则整个悬臂可绕固定螺栓转动。挡光片13用于光电门测周期。光电门和周期测试

2、仪用导线相连。吊杆上的挂钩用以悬挂待测物，研究重力对秤的振动周期的影响。（周期测定仪可配置我厂的DHTC-1图12.水平螺栓3 .立柱4.固定座5 .旋钮6.滚花扁螺母7 .吊杆8.挂钩9 .平台10.球形手柄11.秤台12.振动体13.挡光片三、周期测定仪实验时尚需备有周期测定仪，如本厂生产的DHTC-1型多功能微秒计（含高速光电门），具有很短的响应时间，很高计时精度，具体参数和使用说明可参考使用说明书。四、实验原理和方法惯性质量和引力质量是由两个不同的物理定律一牛顿第二定律和万有引力定律引入的两个物理概念，前者表示物体惯性大小的量度，后者则表示物体引力大小的量度。但现已精确证明，任一物体的

3、引力质量和它的惯性质量成正比，两种质量若以同一物体作为单位质量，则任何物体的两种质量值是同样的，因此，我们可以用同一个物理量“质量”来表示惯性质量和引力质量。由牛顿第二定律和万有引力定律，原则上讲，可以有两种测定质量的方法：一是通过待测物体和选作质量标准的物体达到力矩平衡的杠杆原理求得，用天平称衡质量就是根据该原理；另一种是由测定待测物体和标准物体在相同的外力作用下的加速度而求得。惯性秤测定质量就是根据后者。但惯性秤不是直接比较物体的加速度，而是用振动法比较反映物体加速度的振动周期，去确定物体的质量。该方法对处于失重状态下物体质量的测定有独特的优点。具体原理如下：惯性秤平台调平后，将其沿水平方

4、向推开一段距离，然后松手，平台及其上的物体将在振臂的弹性恢复力作用下作左右摆动。在平台上负载不大的且平台位移较小的情况下，可以近似地认为弹性恢复力和平台的位移成正比，即平台是在水平方向作简谐振动。设弹性恢复力F=-KX(K为秤臂的弹性系数，X为平台质心偏离平衡位置的距离)，根据牛顿第二定律，可得d2x(m0+mi)=KX(1)dt2式中门为平台的等效惯性质量，mi为整码或待测物的惯性质量。解此方程,得平台及其上的周期为(2)m0miT=2二K先测得空秤(mi=0)时的周期T,然后将具有相同惯性质量的片状整码依次插入平台，测得相应的周期为Ti,T2,作Tmi曲线，若测得待测物体的周期时，即可从图

5、线上找出相应的惯性质量值。把(2)式改写mi=-m0+-KyT2(3)4二用一元线性回归法处理数据，即可得到截距A和斜率B的精确解。仪器的常数，即空秤的等效质量m。和秤臂的弹性系数K分别由截距和斜率求得。若已知待测物的周期，即可得到该物体的惯性质量值。惯性秤的灵敏度定义为dT二二dmiK(m0mi)(4)五、实验内容1、调节惯性秤平台水平，分别将整码插入平台中，测量它们的周期，若各个周期之间差异不超过1%,在此实验中，就可认为它们具有相同的惯性质量。可以取一个整码作为惯性质量单位。2、测空秤的周期T0,再依次增加把片状整码插入平台中，记下周期，作Tm2图线3、把待测圆柱搁在平台中央圆孔中，测定

6、它们的周期，在Tmi图线上找出它们相应的惯性质量。进一步，可以利用上述数据进行一元线性回归处理，得到最佳的miT2直线图，定仪器常数及求待测物体的惯性质量。4、用物理天平称衡各片状整码的以克为单位的引力质量。它们在惯性秤实验误差范围内具有相同的引力质量吗？在本仪器的实验误差范围内，分析上述数据，你对惯性质量和引力质量得出什么结论？本实验中选取的惯性质量单位和以克为单位之间比例为多大？若惯性质量述职与引力质量取得一样，可以吗？怎样评价你的实验结果？5、研究重力对惯性秤的影响（1） 惯性秤平台仍水平放置，用50cm长的细线，通过吊桥上钩挂将大圆柱体铅直悬吊在平台中央孔中，测定其摆动周期，与原来直接搁在圆孔中的周期进行比较，有何不同？（2） 惯性秤竖直放置，测量空秤和加1、3、5个整码的周期，和水平放置时的周期比较，两者有