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扭摆法测量物体转动惯量

扭摆法测量物体转动惯量. 指导老师： 翟章印. 前言. 转动惯量是描述刚体转动惯性大小的物理量，是研究和描述刚体转动规律的一个重要物理量。 它不仅取决于刚体的总质量，而且与刚体的形状、质量分布以及转轴位置有关。 对于质量分布均匀、具有规则几何形状的刚体，可以通过数学方法计算出它绕给定转动轴的转动惯量。 对于质量分布不均匀、没有规则几何形状的刚体，用数学方法计算其转动惯量是相当困难的，通常要用实验的方法来测定其转动惯量。. 常见规则刚体的转动惯量. 实验目的. 1. 用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量和弹簧的扭动常数，并与理论值进行比较。

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扭摆法测量物体转动惯量

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Presentation Transcript

  1. 扭摆法测量物体转动惯量 指导老师： 翟章印

  2. 前言 转动惯量是描述刚体转动惯性大小的物理量，是研究和描述刚体转动规律的一个重要物理量。 它不仅取决于刚体的总质量，而且与刚体的形状、质量分布以及转轴位置有关。 对于质量分布均匀、具有规则几何形状的刚体，可以通过数学方法计算出它绕给定转动轴的转动惯量。 对于质量分布不均匀、没有规则几何形状的刚体，用数学方法计算其转动惯量是相当困难的，通常要用实验的方法来测定其转动惯量。

  3. 常见规则刚体的转动惯量

  4. 实验目的 1. 用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量和弹簧的扭动常数，并与理论值进行比较。 2. 验证转动惯量平行轴定理。

  5. 实验原理 物体装在一螺旋弹簧上，当物体在水平面内转过θ角后弹簧产生恢复力矩M： 在此力矩作用下物体转动，由转动定律 根据简谐振动规律，振动周期满足

  6. 仪器组成 仪器组成 部分待测物体

  7. 仪器组成 放待测物体 金属托盘 垂直轴 支架底座 螺旋弹簧 底脚螺丝

  8. 仪器组成 智能转动惯量测定仪 光电门

  9. 可能性 如果已知 K，则测得周期 T 就可以得转动惯量 J。 问题 不知道 K。 空载时，还有托盘和支架，也有转动惯量。 办法 空载时测量一次周期，加已知转动惯量的刚体再测一次周期，这样就可以同时确定 K和托盘支架的转动惯量了。 实验基本思想

  10. 测定扭摆的扭转系数 解方程组

  11. 测量刚体转动惯量方案 定标后的实测 测总周期 T总 计算 J总 计算 J待测体 无托盘时测量：

  12. 注意事项 由于弹簧的扭转常数K值不是固定常数，它与摆角略有关系，摆角在９０°左右时基本相同，在小角度时变小。 为了降低实验时由于摆动角度变化过大带来的系统误差，在测定各种物体的摆动周期时，摆角不宜过小(９０°)，摆幅也不宜变化过大。 光电探头宜放置在挡光杆的平衡位置处，拦光杆不能和它相接触，以免增大摩擦力矩。 机座应保持水平状态。 圆柱、圆筒放置时要放正不可斜放。

  13. 注意事项 本实验不计算不确定度，只计算理论值与实测值之间的百分差。 相关仪器的使用，请参考仪器使用说明书与讲义！

  14. 数据处理提示 参考表格1

  15. 数据处理提示 参考表格2

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