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用扭摆法 测物体的转动惯量 理学院物理实验教学中心理学院物理实验教学中心 Date物理实验 前言 n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。 n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。 Date物理实验 常见规则刚体的转动惯量 Date物理实验 1、了解用扭摆测量弹簧扭转常数的方法； 2、掌握形状规则几何体(刚体)转动惯量的测量方法； 3、验证转动惯量平行轴定理。 实验目的 Date物理实验 n用游标卡尺测量实心塑料圆柱体的外径 、空心金属圆筒的内外径。 n测定扭摆的扭转常数K。 n测定空心金属圆筒、实心球体与金属细 长杆的转动惯量，并于理论计算值比较 ，求相对误差。 n改变滑块在金属细杆上的位置，验证转 动惯量的平行轴定理。 实验内容 Date物理实验 塑料圆柱体 实心球体 周期测定仪 光电探头 空心金属 圆柱体 载物盘 水平仪 挡光杆 游标卡尺 金属杆 滑块 夹具 实验仪器 Date物理实验 令 弹簧恢复力矩: 转动定律: 得, 微分方程的解 : 周期 : 实验原理 Date物理实验 K的测量 设金属载物盘绕垂轴的转动惯量是设金属载物盘绕垂轴的转动惯量是 I I 0 0 ， 测出其摆动周期为测出其摆动周期为 T T 0 0 ，则，则 待测物圆柱对其质心轴的转动惯量理论值为待测物圆柱对其质心轴的转动惯量理论值为 I I 1 1 ，测出其，测出其 与载物盘的复合体摆动周期为与载物盘的复合体摆动周期为 T T ，则，则 由前两式可得到由前两式可得到 Date物理实验 平行轴定理 Date物理实验 塑料圆柱体、空心金属圆筒、实心球体和金属 细杆、 载物盘。 滑块质量为：239.7g 实心球体的质量为：1135.5g 金属细杆的质量为：133.3g 待测刚体 Date物理实验 仪器调水平 气泡居中 Date物理实验 游标卡尺使用 读数:15.90mm Date物理实验 周期测定仪 Date物理实验 注意事项 n n 由于弹簧的扭转常数由于弹簧的扭转常数K K值不是固定常数，它与值不是固定常数，它与 摆动角度略有关系，实验中摆角在摆动角度略有关系，实验中摆角在9090左右为左右为 宜。宜。 n n 光电探头宜放置在挡光杆的平衡位置处，挡光光电探头宜放置在挡光杆的平衡位置处，挡光 杆不能和它相接触，以免增大摩擦力矩。杆不能和它相接触，以免增大摩擦力矩。 n n 机座应保持水平状态。机座应保持水平状态。 n n 圆柱、圆筒放置时要放正不可斜放。圆柱、圆筒放置时要放正不可斜放。 n n 在安装待测物体时，其支架必须全部套入扭摆在安装待测物体时，其支架
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