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文档简介
PAGE南昌大学物理实验报告课程名称:大学物理实验实验名称:扭摆法测转动惯量学院:化学学院专业班级:应用化学161班学生姓名:高泽洲学号:5503216023实验地点:实验楼210座位号:05实验时间:第五周星期一下午4点开始一、实验目的:1.测定扭摆的仪器常量(弹簧的扭转常量)k2.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.验证转动惯量平行轴定理六、误差分析:(1)支座也有转动惯量;(2)扭摆在摆动时,圆柱与金属载物盘以及固定螺栓等处并不能恰好吻合,多次摆动后,衔接处可能会有松动的情况,该误差也不能忽略;(3)在验证平行轴定理的实验中,滑块所处的位置也是近似等于代入的计算值,也对结果产生影响;(4)在实验中扭摆转动时,弹簧片也有明显的震颤,也对实验结果造成了一定的误差。七、思考题:1.什么是刚体?刚体模型与质点模型的区别?
答:
质点是一类物理中的理想模型。它具有质量,但体积一般忽略不计。
而刚体同样也是物理中的一类理想模型。刚体由大量质点组成,因此又叫质点系。由于刚体不发生形变,所以组成刚体的质点间的距离等数据一般不变,这使得在某些物理问题中,在不考虑体积和刚体转动的情形下,可以将刚体看作是质点。
综上所述,质点并非是刚体,而刚体在特殊情况下可以看成质点
2.刚体的机械运动分为哪几种形式?
答:(1).平动:刚体在运动过程中,刚体上任意直线始终平行.
任意一点均可代表刚体的运动,通常选质心为代表.需要三个独立变量,可以看成质点力学问题.(注意:平动未必是直线运动)
(2).定轴转动:
刚体上有两点不动,刚体绕过这两点的直线转动,该直线为转轴.
需要一个独立变量φ。(3).平面平行运动:
刚体上各点均平行于某一固定平面运动。可以用平行于固定平面的截面代表刚体。需要三个独立变量。(4).定点运动:
刚体中一点不动,刚体绕过固定点的瞬转转动。需三个独立的欧拉角。
(5).一般运动:
平动+转动
3.转动惯量是如何定义的?其物理意义是什么?
答:刚体绕轴转动惯性的度量.又称惯性距、惯性矩(俗称惯性力距、惯性力矩)
可以反映出物体平动状态下的惯性:质量越大,则惯性越大,即越难改变它的平动状态
4.刚体转动惯量和哪些因素有关?
答:(1)与刚体的体密度有关.(2)与刚体的几何形状及体密度的分布有关.(3)与转轴的位置有关.
5.什么是平行轴定理?
答:若有任一轴与过质心的轴平行,且该轴与过质心的轴相距为d,刚体对其转动惯量为I',则有:I'=I+md^2其中I表示相对通过质心的轴的转动惯量
6.你打算怎么样测定转动惯量?理论依据是什么?
答:通过对物体转动周期的测量记录,并代入公式,计算得出物体的转动惯量。理论依据同上述实验原理。
7.你打算怎样测定弹簧的扭转常量k?理论依据是什么?
答:通过测量载物盘和载物盘与塑料圆柱周期的测量,代入公式,计算出k值。
先测载物盘转动的周期T₁=2πsqrt(I₁/k),再测载物盘加塑料圆柱转动周期
T₂=2πsqrt((I₁+I₂)/k),I₂为塑料圆柱转动惯量,理论计算值
I₂=1/2mr^2
所以
k=4π^2*(I₂/(T₂^2-T₁^2))
8.你打算怎样验证平行轴定理?
答:.平行轴定理:若质量为m
的物体绕通过质心轴的转动惯量为I'
时,当转轴移动距离x
时,则此物对转轴线转动惯量变为
I'+mx^2。通过实验值和理论值的相比较来验证平衡轴定理的性质。
9.安装实验装置时应该注意哪些方面?
答:
1.由于弹簧的劲度系数k值不是固定常量,它与摆动角度略有关系,摆角在90度左右基本相同,在小角度时变小。
2.为了降低实验时由于摆动角度变化过大带来的系统误差,在测定各种物体摆动周期时,摆角不宜过小,摆幅也不宜变化过大,一般90度左右为宜。
3.光电探头宜放置在当光杆平衡位置处,挡光杆不和它接触,一面增大摩擦力矩
4.机座应保持水平状态
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