用扭摆法测定转动惯量实验数据处理实例

转动惯量实验数据处理实例数据记录与处理1、 测量扭转常数和载物金属盘转动惯量表1 测量塑料圆柱的直径D数据次数12345平均值S/mmu/mm/mmD/mm99.9699.9899.9899.9899.9699.970.050.010.05表2 测量载物金属盘与塑料圆柱的质量和摆动周期数据物理量质量周期10Ti/s平均值T/s不确定度/sm/kg/10-3kg12345金属载物盘0.29760.067.4027.4007.4007.3987.4010.740000.00006塑料圆柱0.71200.0612.4112.3812.4012.3912.421.24000.0006注：塑料圆柱的摆动周期为塑料圆柱加金属载物盘的。（1）塑料圆柱的转动惯量理论值估算不确定度：塑料圆柱转动惯量理论值结果表示：（2）测量扭转系数仪器弹簧的扭转系数k：估算不确定度：扭转常数k的结果表示：（3）金属载物盘的转动惯量（4）塑料圆柱的转动惯量测量值 相对百分误差：2、测量金属圆筒和木球的转动惯量表3 金属圆筒的内径d、外径D与木球的直径Do测量数据物理量测量次数S/mmu/mm/mm12345平均值金属圆筒 D/mm99.9699.9899.9899.9899.9699.970.050.010.05d/mm94.0894.1294.0093.6293.8293.930.080.010.08木球Do/mm136.0136.1136.0136.2136.1136.10.040.060.07表4 金属圆筒、木球的质量与摆动周期测量数据物理量质量周期10Ti/s平均值T/s不确定度/sm/kg/10-3kg12345金属圆筒0.69020.0615.4015.4015.4115.3815.411.54000.0006木 球0.72350.0612.2012.2212.2012.2112.171.22000.0006（1）金属圆筒的转动惯量理论值：测量值：相对百分误差：（2）木球的转动惯量理论值：测量值：相对百分误差：4、验证平行轴定理表5 金属圆筒、木球的质量与摆动周期测量数据滑块位置x/mm周期10Ti/s平均值T/sT2转动惯量10-3/kg.m210-3/kg.m212345无滑块21.5021.5121.5021.5221.472.150 4.6220 4.153/ 50.024.5124.5124.5224.4624.522.450 6.0025 5.3931.240100.031.7231.7031.7331.7031.653.17010.049 9.0294.876150.040.8140.8340.8040.8240.754.08026.21414.95610.803200.051.2051.2251.2151.1651.225.12026.21423.55319.400250.061.8061.8261.8361.7861.796.18038.19234.31530.162 其他测量数据如下：金属杆长度，610.0mm；质量，133.5g；金属杆夹质量，65.0g；球夹质量，42.5；滑块质量，0.4587kg。（1）作Ixx2图线 根据图线可知，Ix与x2成线性关系，实验结果与平行轴定理相符，验证了平行轴定理。Ix与x2的线性拟合关系为Ix0.0482x2+0.0277，其中单位的Ix为10-3kg.m2；x2的为10-4m2。由此可知，两个金属滑块的质量m0.482kg；两个金属滑块绕质心轴的转动惯量Ic0.27710-4kg.m2。（2）金属细杆转动惯量的理论值和实验值金属细杆的转动惯量理论值I杆：