用扭摆法测定物体的转动惯量

1、1用扭摆法测定物体的转动惯量【实验目的】1 .用扭摆法测定弹簧的扭转常数 K用扭摆法测定几种不同形状物体的转动惯量，并与理论值进行比较3 .验证平行轴定理 【实验原理】 1.扭摆的简谐运动原理x-ii J 4/ 12帀将套在轴上的物体在水平面内转过一角 度0后，根据虎克定律， 弹簧受扭转而产生 的恢复力矩M与所转过的角度成正比，即M=-K根据转动定律M = I = _K -. 271其中+,忽略轴承的摩擦力矩，则有4 X7丿C *T =2蛍测得扭摆的周期T，在I和K中任何一个 量已知时即可计算出另一个量此简谐振动的周期为Acos( t )m此方O程的解为:2.平行轴定理：IA Ic mx2多功

2、能计时计数器1）开启主机电源。“摆动”指示灯亮（按“功能”键，可选择“扭摆”、“转动”两种计时功能，开机或复位默认 值为“扭摆”），参量指示 为R,数据显示为若情况异常（如死机），可按复位键，即可恢复正常，或关机重新启动。2）本机默认累计计时的周期数为10，也可根据需要重新设定计时的周期数，周期数只能在1 20范围内作任意设定。更改后的周期数不具有记忆功能，一旦关机或按知各次测量的周期值T（i =15）和它们的平均值t以及当 前的周期数n,若显示“ NO复位”键，便恢复原来的默认周期数计时转动摆动状态指示复位表示没有数据。5）按“自检”键，仪器应显示“ N-1”，“ N-1 ”，“ SCGOO

3、D并自动复位到“ R-”，单片机工作正常。6）按“返回”键，系统将无条件地回到初始状态，清除当前状态的所有参量指示数据显示执行数据，但予置的周期数不改变。功能置数上调下调执行查询自检返回7）按“复位”键，实验所得数据全部清除，所有参数恢复初始默认值。【实验内容】图5-3多功能计时计数器面板图1.熟悉扭摆的构造、 使用方法，掌握TH-2型转动惯量测 试仪的正确操作要领。2. 测定扭摆的仪器常数 ( 弹簧的扭转常数 ) 。(1) 调整扭摆基座底脚螺丝，使水准仪中气泡居中。(2) 用游标卡尺和天平分别测出待测物体的质量和必要的 几何尺寸。如圆柱体的直径，金属圆筒的内外径，木球的直 径以及金属细杆 的

4、长度等。(3 ) 装上金属载物盘，调节光电探头的位置。要求光电探 头放置在挡光杆 的平衡位置处， 使载物盘上的挡光杆处于光 电探头的中央，且能遮住发射和接收红外线的小孔，测定其 摆动周期 To。(4)用金属载物圆盘和在载物圆盘上放置塑料圆柱时的摆动周期To和Ti的实验值以及塑料圆盘转动惯量的理论值h(li,8mD2)来确定K值，设金属载物圆盘的转动惯量为Io,则有Io T2IlTT。22 I ；则扭转常数为:K=4二扛 已知：球支座转动惯量的实验值细杆夹具转动惯量的实验值I o = KTo2 0.232 10A kg -m 23.4兀测定几种不同形状物体的转动惯量：(1)圆柱垂直放在载物盘上，

5、测出摆动周期将塑料T；用金属圆筒代T20取下载物金T30计算塑料 与理论值进行比较，求百1 2I s = 216m(D 外D售)+ 丄 ml2 =0.809 10已知：两滑块绕质心轴的转动惯量理论值为【注意事项】1.扭转用力不要过猛(2)替塑料圆住，测出摆动周期(3)属盘，装上木球，测出摆动周期圆柱、金属圆筒、木球与金属细杆的转动惯量，并 分误差。改变滑块在细杆上的位置，验证转动惯量的平行轴定(1 )取下木球，装上金属细杆(细杆中心必须与转轴中心重合)，测出摆动周期T4O(2 )将滑块对称地放置在金属细杆两边的凹槽内，此时滑块质心离转轴的距离分别为5.00 , 10.00 , 15.00 ,

6、20.0025.00厘米，分别测定细杆加滑块的摆动周期TsO弹簧的扭转常数K不是固定的常数，它与摆角大小略有关系，摆角在 90? 40间基本相同。为了减少实验的系统 误差，在测定各种物体的摆动周期时，摆角应基本保持在同 一个范围内2 过平衡位置开始计时。光电探头宜放置在挡光杆的平衡位置处，挡光杆不能与它接触，以免增加摩擦力矩。3 在安待测物体时，其支架必须全部套入扭摆的主轴，并且将止动螺丝旋紧，否则扭摆不能正常工作。4 机座应保持在水平状态。3）按“执行”键，数据显示为“000.0 ”，表示仪器处在 等待测量状态，当被测物体上的挡光杆第一次通过光电 门时开始计时， 直至仪器所设置的周期数时，便自动停 止计时，由“数据显示”给 出累计的时间，同时仪器自行计算摆动周期 Ti 予以存贮，以供查询和作多次测量求平均值，至此 Pi （第一次