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实验十三刚体转动的研究第1页/共9页实验十三刚体转动的研究

实验目的实验仪器实验原理实验内容问题讨论第2页/共9页实验目的1.用转动惯量仪研究刚体转动时合外力矩与刚体转动角加速度的关系。2.考查刚体的质量分布改变时对转动的影响。3.学习作图法处理实验数据。第3页/共9页实验仪器刚体转动实验仪数字毫秒计游标卡尺天平砝码开关第4页/共9页实验原理1.转动系统所受合外力矩与角加速度的关系根据刚体转动定律，刚体绕某一定轴转动得角加速度与所受的合外力矩成正比，与刚体的定轴转动惯量I成反比，即

(16-1)

合外力矩主要由引线的张力矩和轴承的摩擦力力矩构成，则摩擦力矩是未知的，但是它主要来源于接触磨擦，可以认为是恒定的，因而将上式改为

(16-2)

在此实验中要研究引线的张力矩与角加速度之间是否满足式(16-2)的关系，即测量在不同力矩M作用下的值。第5页/共9页2.考查刚体的质量分布对转动的影响

设二重物的位置为x1和x2时(图16-3)的转动惯量分别为I1和I2，则有

同样当两次测量不变时，则根据上式(16-1)，应有：

综合上式和式(16-5)得出第6页/共9页实验内容1.考察张力矩与角加速度的关系(1)用水准器将回转台调成水平，即调节轴铅直。(2)测出塔轮上各轮的直径，记录在表格中。(3)在引线下端加一质量为m砝码，横杆上重物移到最外侧。将引线分别绕在塔轮不同半径的各个轮上，以此改变力矩M，分别测出角加速度。作直线，求出纵轴截距a和斜率b。第7页/共9页2.考察质量分布对转动的影响用米尺测出横杆上重物在最外侧时，其中心轴到回转轴的距离，设为x2。将引线绕在指经最小的轮上，悬挂的砝码保持与步骤1相同值。改变重物的位置(两侧对称)，测出中心轴到回转轴的距离x及角加速度。改变6次x值进行测量。根据式（5-6），应有作随

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