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文档简介
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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