实验3三线摆法测定物体的转动惯量

1、大学物理实验教案实验名称：三线摆法测定物体的转动惯量33.1实验目的1）掌握水平调节与时间测量方法；2）掌握三线摆测定物体转动惯量的方法;3）掌握利用公式法测定物体的转动惯量。 实验仪器三线摆装置计数器 卡尺实验原理三线摆法测定物体的转动惯量米尺水平器C1A禺丄机械能守恒定律：,1 2 mgh = 2I。 0 简谐振动：O1通过平衡位置的瞬时角速度的大小为：2d日co =dt2込U ；1m gh 巧 I所以有：2。T2h 二 BC - BC -BC-2-BG根据图1可以得到:BC BC,BC 2 =：AB 2 _ AC 2 =l2 _ R_r 2 从图2可以看到：根据余弦定律可得所以有：BC1

2、 2整理后可得：(AG f =(R2 + r2 -2Rrcos% )=(AB 2 -(AG 2 =|2 -(R2 +r2 -2Rrcos日o )2Rr(1 cost。)BC BC14Rrsin2 2BC BC1BC BC1 ： 2H ;摆角很小时有：Sinh3所以：2H整理得：ImgRrT2r _ br _ a吨曲 T2I 0 4:2H；又因.3，.3所以：I0 12:2H若其上放置圆环，并且使其转轴与悬盘中心重合，重新测出摆动周期为Ti和Hi则:（m +M ）gab 2I 12 T112 二 H11= 11-101 2 21 二“ D1 D2待测物的转动惯量为： 3.2公式法测定物体的转动惯

3、量圆环的转动惯量为:4教学内容4.1三线摆法测定圆环绕中心轴的转动惯量1）用卡尺分别测定三线摆上下盘悬挂点间的距离a、b （三个边各测一次再平均）；2）调节三线摆底坐前两脚螺丝使上盘水平3）调节三线摆悬线使悬盘到上盘之间的距离H大约50cm左右，并调节悬盘水平；4）用米尺测定悬盘到上盘三线接点的距离H ;5）让悬盘静止后轻拨上盘使悬盘作小角度摆动（注意观察其摆幅是否小于10度，摆动是否稳定不摇晃。）；6）用计数器测定50个摆动周期摆动的时间 t ；7）把待测圆环置于悬盘上（圆环中心必须与悬盘中心重合）再测定悬盘到三线与上盘接点间的距离H1，重复步骤5、6。2、公式法测定圆环绕中心轴的转动惯量用

4、卡尺分别测定圆环的内径和外径，根据表中圆环绕中心轴的转动惯量计算公式确定其 转动惯量测定结果。（圆环质量见标称值）5实验教学组织及教学要求1） 检查学生的预习实验报告， 同时给学生一定时间观察器材，并注意和以前学过的实验 做比较。2） 讲解实验要点及注意事项， 同时以提问的方式检查学生的预习情况，加深学生对实验 原理和实验设计的理解。3 ）随时注意学生的实验操作过程，及时指导解决实验中遇到的问题和困难。4）检查每个学生的实验数据，记录实验情况。6实验教学的重点及难点1）重点:1） 三线摆水平的调节（上盘、悬盘的水平调节）。2）掌握利用三线摆仪器测量物体转动惯量的数据处理方法。2）难点：1）三线

5、摆水平的调节（上盘、悬盘的水平调节）。2 ）数据处理有几种方法。7实验中容易出现的问题1）仪器没有调水平。2）摆动周期的摆动时间偏大。8实验参考数据 表一三线摆法项目123456平均值a(cm)4.4204.4224.4244.422b(cm)11.44811.45011.45211.450H(cm)50.1050.1250.1550.1250.1050.1550.12t(s)85.7286.1986.3185.6086.0486.2786.02H1(cm)50.5050.4850.5550.5250.5550.6050.53t1(s)94.3594.8894.3694.6294.3094.5

6、894.52表二 公式法项目123456平均值D(cm)12.18212.17812.16012.18012.17612.18412.176d(cm)10.17810.16010.14210.18610.18010.13410.163m=301g;M=543g9 实验结果检查方法1）检查游标卡尺的读数是否正确。2）检查各测量值是否符合要求。10课堂实验预习检查题目1）三线摆法主要公式。2）三线摆装置上下盘调节有哪些要求。3）讨论两种测定物体转动惯量的方法的特点并对两种方法的测量结果进行比较，说明 何种方法较精确。4）三线摆法测定转动惯量的实验中，摆动时摆幅不可过大，若摆幅过大对测量结果有何影响

7、。5） 分析三线摆法测定转动惯量的测量误差，说明各物理量的测量误差对其的影响情况， 你有何提高测量精确度的改进方法。出师表两汉：诸葛亮先帝创业未半而中道崩殂， 今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣 不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光 先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其 刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚 以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然

8、后施行，必能裨补阙漏，有所广益。将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰能”是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也； 亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。 先帝在时, 每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、 灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣， 愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也 二j臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉 屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于 败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之 明；故五月渡泸，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝， 攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛下之