用扭摆法测定物体的转动惯量

1、用扭摆法测定物体的转动惯量【实验目的】1 用扭摆法测定弹簧的扭转常数K2 用扭摆法测定几种不同形状物体的转动惯量，并与理论值进行比 较3 验证平行轴定理【实验原理】1432扭摆结构图1扭摆的简谐运动原理 将套在轴上的物体在水平面内转过一角度后，根据虎克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩M与所转过的角度成正比，即 根据转动定律 其中，忽略轴承的摩擦力矩，则有 此方程的解为： OOCx xm平行轴定理 此简谐振动的周期为 测得扭摆的周期，在和中任何一个量已知时即可计算出另一个量。 2平行轴定理：3多功能计时计数器1） 开启主机电源。“摆动”指示灯亮（按“功能”键，可选择“扭摆”、“转动”两种计时功能

2、，开机或复位默认值为“扭摆”），参量指示为“P1”，数据显示为“- - - -”。若情况异常（如死机），可按复位键，即可恢复正常，或关机重新启动。2） 本机默认累计计时的周期数为10，也可根据需要重新设定计时的周期数，周期数只能在120范围内作任意设定。更改后的周期数不具有记忆功能，一旦关机或按“复位”键，便恢复原来的默认周期数。计时 转动 摆动 状态指示参量指示数据显示功能 置数 上调 下调 执行 查询 自检 返回复位图5-3 多功能计时计数器面板图3） 按“执行”键，数据显示为“000.0”，表示仪器处在等待测量状态，当被测物体上的挡光杆第一次通过光电门时开始计时，直至仪器所设置的周期数时

3、，便自动停止计时，由“数据显示”给出累计的时间，同时仪器自行计算摆动周期T1予以存贮，以供查询和作多次测量求平均值，至此P1（第一次测量）测量完毕。4） 按“执行”键，“P1”变为“P2”，数据显示又回到“000.0”，仪器处于第二次待测状态。本机设定的重复测量次数为5次，即（P1，P2，P3，P4， P5）。通过“查询”键可得知各次测量的周期值和它们的平均值以及当前的周期数n,若显示“NO”表示没有数据。5） 按“自检”键，仪器应显示“N-1”，“N-1”，“SC GOOD”，并自动复位到“P1-”，单片机工作正常。6） 按“返回”键，系统将无条件地回到初始状态，清除当前状态的所有执行数据，

4、但予置的周期数不改变。7） 按“复位”键，实验所得数据全部清除，所有参数恢复初始默认值。【实验内容】1 熟悉扭摆的构造、使用方法，掌握TH-2型转动惯量测试仪的正确操作要领。2 测定扭摆的仪器常数（弹簧的扭转常数）。（1）调整扭摆基座底脚螺丝，使水准仪中气泡居中。（2）用游标卡尺和天平分别测出待测物体的质量和必要的几何尺寸。如圆柱体的直径，金属圆筒的内外径，木球的直径以及金属细杆的长度等。（3）装上金属载物盘，调节光电探头的位置。要求光电探头放置在挡光杆的平衡位置处，使载物盘上的挡光杆处于光电探头的中央，且能遮住发射和接收红外线的小孔，测定其摆动周期T0。（4）用金属载物圆盘和在载物圆盘上放置

5、塑料圆柱时的摆动周期和的实验值以及塑料圆盘转动惯量的理论值来确定K值，设金属载物圆盘的转动惯量为，则有 或 则扭转常数为： 已知：球支座转动惯量的实验值 细杆夹具转动惯量的实验值3 测定几种不同形状物体的转动惯量：（1）将塑料圆柱垂直放在载物盘上，测出摆动周期T1。（2）用金属圆筒代替塑料圆住，测出摆动周期T2。（3）取下载物金属盘，装上木球，测出摆动周期T3。计算塑料圆柱、金属圆筒、木球与金属细杆的转动惯量，并与理论值进行比较，求百分误差。4 改变滑块在细杆上的位置，验证转动惯量的平行轴定理。（1）取下木球，装上金属细杆（细杆中心必须与转轴中心重合），测出摆动周期T4。（2）将滑块对称地放置在金属细杆两边的凹槽内，此时滑块质心离转轴的距离分别为5.00，10.00，15.00，20.00，25.00厘米，分别测定细杆加滑块的摆动周期T5。已知：两滑块绕质心轴的转动惯量理论值为： kgm2【注意事项】1 扭转用力不要过猛。弹簧的扭转常数K不是固定的常数，它与摆角大小略有关系，摆角在9040间基本相同。为了减少实验的系统误差，在测定各种物体的摆动周期时，摆角应基本保持在同一个范围内。2 过平衡位置开始计时。光电探头宜放