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工科物理实验报告实验4.4 用扭摆法测量物体的转动惯量课程名称：工科物理实验 实验日期：2006.11.1班级：信息工程学院信息0503班 姓名：宋江凌 学号：40550070【实验原理】通过使物体左扭转摆动，测定摆动周期以及其他参数，计算出物体的的转动惯量。扭摆构造图略。通过用将物体在水平面内转过过了角度A后，在弹簧的恢复力矩作用下，物体就开始绕垂直轴做往返运动。根据胡克定律，弹簧产生的恢复力矩 MK 。K为弹簧的旋转参数。根据刚体定轴转动定律：MI 。 J为物体转动惯量；为角加速度。所以： M/I令 ，忽略摩擦力矩。化简得： 解方程得： 周期为： T 实验中首先使用几何形状规则得物体，测量计算出弹簧得扭转常数K。物体得转动惯量通过测定物体得摆动周期求出。扭转常数：K I1为物体绕转轴转动得转动惯量理论值，T1为物体放在金属载物圆盘上测得得摆动周期，T0为测得的金属载物圆盘的摆动周期。【实验内容与测量】 实验内容：1. 熟悉扭摆的构造赫使用方法，掌握周期测定仪的正确使用要领。2. 测定扭摆的仪器常数K。3. 测定塑料圆柱，金属圆柱，球体与金属细长杆的转动惯量，并与理论值进行比较，求百分差。4. 验证转动惯量平行轴定理。 实验步骤： 1. 用游标卡尺分别测出塑料圆柱体的直径，金属圆筒的内外径，球体直径；用卷尺测量金属细长杆的质量。2. 调整扭摆基座底脚螺钉，使水准泡中水泡居中。3. 装上金属载物盘，调整光电探头位置，使得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。测定金属载物盘摆动10个周期所用的时间3次。饶后以平均值计算摆动周期T04. 将塑料圆柱体垂直放在载物盘上，测定塑料圆柱体的摆动10个周期所用的时间3次，求出平均摆动周期T1，由圆柱体转动惯量理论公式算出理论值。带入公式求出K，和I0。5. 用金属圆筒代替塑料圆柱体，用上面的方法策动摆动周期T2，得到金属圆柱筒转动惯量实验测量值。6. 取下金属载物盘，装上球支座和球体，测量T3，得到实心球的转动惯量测量值。7. 取下球体，装上细杆夹具和金属细杆。同样测出T4，得到金属细杆转动惯量的测量值。8. 将两个滑块对称的放置在细杆两边的凹槽内，使滑块的质心离转轴距离分别为5.0cm，10.0cm，20.0cm，25.0cm。测定摆动周期，验证平行轴定理。附表： 表一：转动惯量测量数据表格K物体名称质量/kg几何尺寸/(0.01m)周期/s转动惯量理论值转动惯量实验值百分差金属载物盘 10T0_To塑料圆柱D1_D210T1_T1金属圆柱D外_D外D内_D内10T2_T2实心球D3_D310T3_T3金属细杆L_L10T4_T4表二：验证转动惯量平行轴定理滑块参数：m滑 g， D滑外 cm， H滑 cmX/0.01m5.
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