刚体转动惯量的测定-东北大学(精).ppt

刚体转动惯量的测定 实验目的 学会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 验证转动惯量平行轴定理 用三线摆测定圆盘和圆环的转动惯量 学会长度量的测量和时间量的测量 转动惯量是刚体转动时惯性大小的量度 它与刚体的质量 转轴的位置及刚体相对于转轴的质量分布有关 本实验使物体作扭转摆动 测定摆动周期和其它参数 从而计算出刚体的转动惯量 实验原理 1 扭摆 构造垂直轴装螺旋弹簧 以产生恢复力矩 水准仪调整系统水平 转动惯量测量公式 物体转一角度 弹簧受扭转产生恢复力矩M 转动定律 简谐振动方程 根据胡克定律 令 简谐振动的周期 转动惯量测量公式 K值的确定 圆柱体 m1 D 圆柱 载物盘扭转周期 载物盘扭转周期 转动惯量的平行轴定理 2 三线摆 圆盘 圆环 圆盘 圆环 实验内容 扭摆 1 调整扭摆底座的底角螺丝 使水准仪的气泡居中 2 装载物盘 调整光电探头位置 使载物盘的挡光杆处于缺口中央 不要接触 用数字毫秒计测摆动周期T0 3 测出塑料圆柱 金属圆筒及实心球摆动周期T1 T2 T3 计算转动惯量 以及与理论值的百分差 4 滑块对称地放置在细杆两边的凹槽内 滑块质心离转轴的距离分别为5 00cm 25 00cm 测定细杆的摆动周期 计算转动惯量 验证平行轴定理 5 用卡尺测出塑料圆柱体的外径 金属圆筒的内 外径 各测量三次 用直尺测出金属细长杆的长度 测量一次 6 记录实心球的直径 塑料圆柱体 金属圆筒和实心球的质量 见实验室提供的数据表 三线摆 1 将水准仪分别放在A B二盘上 分别调节支架底角螺丝和三根悬线长度 使A B两盘皆水平 2 分别沿三根悬线位置 用直尺测A B二盘之间的垂直距离H0 然后取平均值 调节悬线长度 要先按住螺丝A 再松开螺丝B 然后再旋转螺丝A调节悬线长度 待B盘水平后 再将螺丝B拧紧 3 使B盘静止 稍转A盘 带动B盘小角 5o 转动 用秒表测量50周期的时间 共测三次 由此得到扭动周期T0 4 将圆环同心地放在圆盘B上 仿步骤2测A B二盘之间的垂直距离H1 然后取平均值 5 仿步骤3测扭动周期T 6 记下圆环 圆盘的质量 以及实验室给出的必要数据 长度测量 米尺 游标卡尺 主尺的分度值为1mm 10分度 20分度 50分度的游标 分度值分别为0 1mm 0 05mm和0 02mm 先读主尺上 游标0刻线以前 不是边缘 的整数部分 超过整数部分 再在游标上读 仔细寻找游标与主尺上对的最齐的那条刻线是第几条 若是第k条 那么游标的读数就是 k 此物体尺寸为 5 3 0 096 5 396cm 主尺读数为5 3cm 游标上第48根刻度线与主尺上一条线对齐 游标读数为0 002 48 0 096cm 时间的测量 数字毫秒计 按 功能 选扭摆 按 执行 开始记时 为10个周期时间 按 查询 可知各次测量的周期值Ci及平均值CA 按 返回 回最初状态 按 复位 清除全部数据 停表 计时或停止计时 回零 秒针 秒盘 转一圈30秒 前30秒为黑数字 后30秒为红数字 分度值为0 1秒 分针 分盘 前半分钟用白色 后半分钟用红色 数据处理 扭摆计算扭摆的弹簧常数K 将计算的各物体的转动惯量和百分差添入表格 三线摆圆盘和圆环的扭转周期添入表格 按所给公式计算圆盘和圆环的转动惯量和百分差 注意事项 扭摆 松 紧 按住不动 1 安装载物盘和塑料圆球时 应使物体的螺丝与垂直轴上的止动螺母对正 按住物体不动 顺时针将止动螺母旋紧 卸下物体时 按住物体不动 逆时针将止动螺母旋松 塑料圆柱和钢套放在载物盘上 要使底面与载物盘面全接触 并将挡光杆拧紧 2 弹簧扭转常数K不是固