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文档简介

扭摆法测定物体转动惯量 1 一 实验目的二 实验原理三 实验仪器四 实验内容及要求五 实验步骤六 数据记录与处理七 注意事项 2 实验目的 1 了熟悉扭摆的构造 使用方法和转动惯量测试仪的使用 2 用扭摆测定弹簧的扭转常数和几种不同形状物体的转动惯量 并与理论值进行比较 3 实验原理 1 扭摆 1 待测物体在垂直轴上方 2 螺旋弹簧产生恢复力矩 3 水平仪调整系统平衡 4 扭摆运动具有角简谐振动的特性 角加速度与角位移成正比 且方向相反 5 只要实验测得物体扭摆的摆动周期T 并且转动惯量I和K中任何一个量已知时即可计算出另一个量 6 2 弹簧的扭转系数K的测量 7 3 任意物体的转动惯量测量 根据2 载物盘的转动惯量为 待测物体的转动惯量为 8 4 转动惯量的平行轴定理 理论分析证明 若质量为m的物体绕通过质心轴的转动惯量为Ic时 当转轴平行移动距离x时 则此物体对新轴线的转动惯量变为 6 9 实验仪器 转动惯量测试仪 计时精度0 001 扭摆 待测物体 实心塑料圆柱体 空心金属圆筒 细金属杆和两个金属及支架等 天平 游标卡尺 10 2020 1 7 11 实验内容与要求 1 熟悉扭摆的构造及使用方法 以及转动惯量测试仪的使用方法 2 测定扭摆的弹簧的扭转系数 写出 3 测定塑料圆柱 金属圆筒等的转动惯量 并与理论值比较 求相对误差 4 利用金属细杆和滑块 验证转动惯量平行轴定理 12 实验步骤 1 测定弹簧的扭转系数及各种物体的转动惯量 1 用游标卡尺分别测定各物体的外形尺寸 各量重复测量三次 用天平测出相应质量 2 调整扭摆基座底脚螺丝 使水平仪的气泡位于中心 3 将金属载物盘卡紧在扭摆垂直轴上 并调整主轴上磁柱位置 使之静止时正 13 对霍尔传感器 此时霍尔传感器信号指示灯亮 测出摆动周期 4 将塑料圆柱体垂直放在载物盘上 测出摆动周期 5 用金属圆筒代替塑料圆柱体 测出摆动周期 14 2 验证平行轴定理 1 取下载物盘 将金属细杆及夹具卡紧在扭摆垂直轴上 金属细杆中心必须与转轴重合 测定周期 填入表一 2 将滑块对称放置在细杆两边的凹槽内 此时滑块质心离转轴距离分别为5 00 10 00 15 00 20 00 25 00cm 测定摆动周期 此时由于周期较长 可将摆动次数减少 15 3 如果实验测得的转动惯量值与由理论公式计算的转动惯量值比较时的相对误差在测量误差允许的范围内 则平行轴定理得到验证 16 数据记录与处理 1 测定弹簧的扭转系数及各种物体的转动惯量 17 2 验证平行轴定理 18 注意事项 1 弹簧的扭转常数值不是固定常数 它与摆动角度略有关系 摆角在120 左右基本相同 在小角度时变小 2 为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 摆幅也不宜变化过大 3 机座应保持水平
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