南昌大学转动惯量实验报告

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