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文档简介

1、用扭摆法测量物体的转动惯量,引言 转动惯量是衡量刚体转动时惯性大小的量度，是表征刚体特性的一个物理量。刚体的转动惯量除了与物体质量有关外，还与转轴的位置和质量分布有关。如果刚体的形状简单，且质量分布均匀，可直接计算出转动惯量。对于形状复杂，质量分布不均匀的刚体，计算很复杂，通常会用实验测定的方法来得到。因此，学习刚体转动惯量的测定的方法，具有实际意义。,实验目的 学习用扭摆测定刚性转动惯量的方法 测定几种规则形状物体的转动惯量，并与理论值进行 比较，考查所用实验装置的可靠性和准确性。 验证转动惯量平行轴定理。,转动惯量测试仪(含主机和光电传感器两部分) ,扭摆,金属载物盘,空心金属圆柱体,实心

2、塑料 圆柱体两个,木球,金属细杆,金属滑块一对.,实验仪器,实验原理 转动惯量.扭转常数和周期关系 装在轴上的待测物体转过一定角度后，在弹簧的 恢复力矩M的作用下，物体就开始绕轴做往返转动 。根据虎克定律，弹簧扭转产生的恢复力矩M与转 动的角度成正比，即 M =-K (1) 弹簧的扭转常数,根据转动定律 (2) 为转动惯量；为角加速度 由上式得 =M/I (3) 令2=K/I,忽略轴承的摩擦力矩,由式(1)和式(3)得,此方程解为,式中A为谐振动的角振幅;为初相位角;为角速度,因此在通过实验测得物体扭摆的摆动周期T的情况下,只要已知I和K中任何一个,就可算出另一个物理量,实验内容 熟悉仪器，实

3、验准备 熟悉扭摆构造、使用方法，以及转动惯量测试仪的使 用方法。 记录各种被测物的几何尺度和质量。 调整扭摆基座底脚螺丝，使水平仪中气泡居中。,测定扭转常数K，以及各种被测物的转动惯量 装上金属载物盘，并调节光电探头位置，使载物盘上 挡光杆处于其缺口中央且能遮住发 射、接收红外线的 小孔。测出载物盘的摆动周期T0 ，填入表中。 把各种待测物依次安装在载物盘上，分别测出摆动周期 T1，T2，T3 用类似方法测出木球的摆动周期T4,验证“转动惯量平行轴定理” 装上金属杆，使金属杆的中心与转轴重合。 测出摆动周期T5，并填入表。 将滑块对称放置在金属杆两边凹槽内分别测 出滑块质心离转轴5.00cm,

4、10.00cm,15.00cm,20.00cm,25.00cm时的摆动周期,注意事项 弹簧的扭转常数K值不是固定的，而与摆角有关。为了不带来系统误差，实验过程中摆角 应大致保持在90左右。 光电探头应放在挡光杆的平衡位置处，挡光杆不能与之接触，以避免增大摩擦力矩。 基座应保持水平。 安装待测物时，其支架应全部套入扭摆主轴，并在主轴豁口处旋紧固定螺丝，否则即不 安全，又会造成很大误差。 为提高测量精度，应先让扭摆自由摆动，然后按“执行”键进行计时。 使用过程中若系统死机，请按“复位”键或关闭电源后重新启动。但以前数据将丢失。,数据处理,思考问题,1、物体的转动惯量与哪些因素有关？,2、摆动角的大小是否会影响摆动周期？实验过程中要进

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