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电子3班在研究摆的重心升降问题时，惠更斯发现了物体系的重心与后来欧勒称之为转动惯量的量。转动惯量是表征刚体转动惯性大小的物理量，它与刚体的质量、质量相对本实验将学习测量刚体转动惯量的基本方法，目的如下：1.用实验方法验证刚体转动定律，并求其转动惯量；2.观察刚体的转动惯量与质量分布的关系3.学习作图的曲线改直法，并由作图法处理实验数据。具有确定转轴的刚体，在外力矩的作用下，将获得角加速度β,其值与外力矩成正比，与刚体的转动惯量成反比，即有刚体的转动定律：利用转动定律，通过实验的方法，可求得难以用计算方法得到的转动惯量。2.应用转动定律求转动惯量如图所示，待测刚体由塔轮，伸杆及杆上的配重物组成。刚体将在砝码的拖动下绕竖直轴转动。设细线不可伸长，砝码受到重力和细线的张力作用，从静止开始以加速度a下落，其运动方程为mg-t=ma,在t时间内下落的高度为h=at²/2。刚体受到张力的力矩为塔轮间无相对滑动时有a=rβ,上述四个方程得到：M,与张力矩相比可以忽略，砝码质量m比刚体的质量小的多时有a<<g,式中r、h、t可直接测量到，m是试验中任意选定的。因此可根据(3)用实验的方法求得转动惯量1。3.验证转动定律，求转动惯量从(3)出发，考虑用以下两种方法：码下落高度h,图法：伸杆上配重物位置不变，即选定一个刚体，取固定力臂r和砝式中K₁=2hI/gr²为常量。上式表明：所用砝码的质量与下落时间t的平方成反比。实验中选用一系列的砝码质量，可测得一组m与1/t?的数据，将其在直角坐标系上作图，应是直线。即若所作的图是直线，便验证了转动定律。从m-1/t²图中测得斜率K₁,并用已知的h、r、g值，由K₁=2hI/gr²求得刚体的为固定值。将式(3)写为：式中K₂=(2hl/mg)1/2是常量。上式表明r与1/t成正比关系。实验中换用不同的塔轮半径r,测得同一质量的砝码下落时间t,用所得一组数据作r—1/t图，应是直线。从r-1/t图上测得斜率，并用已知的m、h、g值，由K₂=(2hl/mg)1/2求出刚体的取塔轮半径为3.00cm,砝码质量为20g,保持高度h不变，将配重物逐次取三种不同次增加5g,直到35g止。双击刚体转动仪底座下方的旋钮，会弹出底座放大窗口和底座调节窗口，在底座调节窗口的旋钮上点击鼠标左、右键，可以调整底座水平。在底座放大窗口上单击右键可双击滑轮支架上的旋钮，会弹出滑轮高度调节窗口，在滑轮高度调节窗口的旋钮上点秒表实验数据记录和处理砝码■350g,高度h90,00cm,画位置：55'。之44金理、三=1.83153E[-3千克平方米课后思考题(1)由实验数据所作的m-(1/t)2图中，如何解释在m轴上存在截距?(2)定性分析实验中的随机误差和可能的系统误1.由于细线质量和相对

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