扭摆法测量物体转动惯量华中农业大学理学院应用物理系课件

扭摆法测量物体转动惯量华中农业大学理学院应用物理系物理实验教学中心测定转动体系的转动惯量是生产实践中经常会遇到的一个课题。扭摆法测量物体转动惯量华中农业大学理学院应用物理系测定转动1前言转动惯量是描述刚体转动惯性大小的物理量，是研究和描述刚体转动规律的一个重要物理量。它不仅取决于刚体的总质量，而且与刚体的形状、质量分布以及转轴位置有关。对于质量分布均匀、具有规则几何形状的刚体，可以通过数学方法计算出它绕给定转动轴的转动惯量。对于质量分布不均匀、没有规则几何形状的刚体，用数学方法计算其转动惯量是相当困难的，通常要用实验的方法来测定其转动惯量。

前言转动惯量是描述刚体转动惯性大小的物理量，是研究和描述刚体2常见规则刚体的转动惯量常见规则刚体的转动惯量3实验目的1.用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量和弹簧的扭动常数，并与理论值进行比较。2.验证转动惯量平行轴定理。实验目的1.用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量和弹簧的扭4仪器组成仪器组成部分待测物体仪器组成仪器组成5仪器组成放待测物体垂直轴螺旋弹簧底脚螺丝支架底座金属托盘仪器组成放待测物体垂直轴螺旋弹簧底脚螺丝支架底座金属托盘6仪器组成智能转动惯量测定仪光电门仪器组成智能转动惯量测定仪光电门7实验原理物体装在一螺旋弹簧上，当物体在水平面内转过θ角后弹簧产生恢复力矩M：在此力矩作用下物体转动，由转动定律根据简谐振动规律，振动周期满足实验原理物体装在一螺旋弹簧上，当物体在水平面内转过θ角后弹8可能性如果已知K，则测得周期T就可以得转动惯量J。问题不知道K。空载时，还有托盘和支架，也有转动惯量。办法空载时测量一次周期，加已知转动惯量的刚体再测一次周期，这样就可以同时确定K

和托盘支架的转动惯量了。实验基本思想实验基本思想9测定扭摆的扭转系数解方程组测定扭摆的扭转系数解方程组10测量刚体转动惯量方案定标后的实测测总周期T总计算J总计算J待测体无托盘时测量：测量刚体转动惯量方案定标后的实测11注意事项由于弹簧的扭转常数K值不是固定常数，它与摆角略有关系，摆角在９０°左右时基本相同，在小角度时变小。为了降低实验时由于摆动角度变化过大带来的系统误差，在测定各种物体的摆动周期时，摆角不宜过小(９０°)，摆幅也不宜变化过大。光电探头宜放置在挡光杆的平衡位置处，拦光杆不能和它相接触，以免增大摩擦力矩。机座应保持水平状态。圆柱、圆筒放置时要放正不可斜放。注意事项由于弹簧的扭转常数K值不是固定常数，它与摆角略有关系12注意事项本实验不计算不确定度，只计算理论值与实测值之间的百分差。相关仪器的使用

请参考仪器使用

说明书与讲义！注意事项13数据处理提示参考表格1数据处理提示参考表格114数据处理提示参考表格2数据处理提示参考表格215扭摆法测量物体转动惯量华中农业大学理学院应用物理系物理实验教学中心测定转动体系的转动惯量是生产实践中经常会遇到的一个课题。扭摆法测量物体转动惯量华中农业大学理学院应用物理系测定转动16前言转动惯量是描述刚体转动惯性大小的物理量，是研究和描述刚体转动规律的一个重要物理量。它不仅取决于刚体的总质量，而且与刚体的形状、质量分布以及转轴位置有关。对于质量分布均匀、具有规则几何形状的刚体，可以通过数学方法计算出它绕给定转动轴的转动惯量。对于质量分布不均匀、没有规则几何形状的刚体，用数学方法计算其转动惯量是相当困难的，通常要用实验的方法来测定其转动惯量。

前言转动惯量是描述刚体转动惯性大小的物理量，是研究和描述刚体17常见规则刚体的转动惯量常见规则刚体的转动惯量18实验目的1.用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量和弹簧的扭动常数，并与理论值进行比较。2.验证转动惯量平行轴定理。实验目的1.用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量和弹簧的扭19仪器组成仪器组成部分待测物体仪器组成仪器组成20仪器组成放待测物体垂直轴螺旋弹簧底脚螺丝支架底座金属托盘仪器组成放待测物体垂直轴螺旋弹簧底脚螺丝支架底座金属托盘21仪器组成智能转动惯量测定仪光电门仪器组成智能转动惯量测定仪光电门22实验原理物体装在一螺旋弹簧上，当物体在水平面内转过θ角后弹簧产生恢复力矩M：在此力矩作用下物体转动，由转动定律根据简谐振动规律，振动周期满足实验原理物体装在一螺旋弹簧上，当物体在水平面内转过θ角后弹23可能性如果已知K，则测得周期T就可以得转动惯量J。问题不知道K。空载时，还有托盘和支架，也有转动惯量。办法空载时测量一次周期，加已知转动惯量的刚体再测一次周期，这样就可以同时确定K

和托盘支架的转动惯量了。实验基本思想实验基本思想24测定扭摆的扭转系数解方程组测定扭摆的扭转系数解方程组25测量刚体转动惯量方案定标后的实测测总周期T总计算J总计算J待测体无托盘时测量：测量刚体转动惯量方案定标后的实测26注意事项由于弹簧的扭转常数K值不是固定常数，它与摆角略有关系，摆角在９０°左右时基本相同，在小角度时变小。为了降低实验时由于摆动角度变化过大带来的系统误差，在测定各种物体的摆动周期时，摆角不宜过小(９０°)，摆幅也不宜变化过大。光电探头宜放置在挡光杆的平衡位置处，拦光杆不能和它相接触，以免增大摩擦力矩。机座应保持水平状态。圆柱、圆筒放置时要放正不可斜放。注意事项由于弹簧的扭转常数K值不是固定常数，它与摆角略