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文档简介

,扭摆法测量物体转动惯量,测定转动体系的转动惯量是生产实践中经常会遇到的一个课题。,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。,实验目的,理解转动惯量的概念和平行轴定理的物理意义。 观察刚体的扭转摆动现象,了解和掌握测量刚体转动惯量的原理和方法。 验证转动惯量的平行轴定理。,光电门,螺旋弹簧,金属托盘,底脚螺丝,支架底座,周期测定仪,实验仪器,实验原理,物体装在一扭摆弹簧上,根据虎克定律,当物体在水平面内转过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 有 令 得刚体扭摆运动的微分方程:,实验原理,可知,扭摆运动具有简谐振动的特性,振动周期为: 如果已知 K,则测得周期 T 就可以计算得转动惯量 I。 如何求出弹簧的扭转系数K ?,测定扭摆的扭转系数,设金属载物盘绕垂轴的转动惯量是 I0,测出其摆动周期为 T0,则 待测物圆柱对其质心轴的转动惯量理论值为 I1,测出其与载物盘的复合体摆动周期为 T ,则 由前两式可得到,实验内容,计算各物体转动惯量的理论值 根据各待测物转动惯量计算公式,测量各物体有关几何尺寸及质量,各测量三次取平均值。 扭转常数K的确定 调整扭摆基座底角螺丝,使水准仪中的气泡居中。 装上金属载物盘,并调整光电探头的位置,使载物盘上的挡光杆处于其缺口中央且能遮住发射、接收红外光线的小孔,测定其摆动周期T0。 将塑料圆柱体垂直放在载物盘上,测定摆动周期T1。 由T0 、T1及塑料圆柱转动惯量的理论值I1计算扭摆的扭转常数K。,实验内容,测量金属圆筒、球体及金属细杆的转动惯量,计算出各待测物的转动惯量的实验值,并与理论值比较,计算二者的百分误差。 验证平行轴定理 将滑块对称地放置在细杆两边的凹槽内,此时滑块质心离转轴的距离分别为5.00,10.00,15.00,20.00,25.00厘米,分别测定细杆的摆动周期,计算滑块在不同位置时的转动惯量(计算时应扣除支架的转动惯量),并与理论值比较,计算百分误差。,注意事项,由于弹簧的扭转常数K值不是固定常数,它与摆动角度略有关系,实验中摆角在90左右为宜。 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。 机座应保持水平状态。 圆柱、圆

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