大学物理实验三线摆测量物体的转动惯量

1、第一阶段实验项目第一阶段实验项目n一、弹簧振子振动周期的测量一、弹簧振子振动周期的测量n二、用三线摆测量物体的转动惯量二、用三线摆测量物体的转动惯量实验简介实验原理实验目的实验内容仪器及调整实验数据预习题思考题转动惯量转动惯量概念：是刚体转动惯性大小的量度概念：是刚体转动惯性大小的量度影响参数：质量、转轴、分布等影响参数：质量、转轴、分布等测量方法：三线摆法测量方法：三线摆法【实验简介实验简介】221218ImDD圆环的转动惯量为？圆柱的转动惯量为2212ImRmx绕自轴旋转n掌握三线摆测定物体转动惯量的方法掌握三线摆测定物体转动惯量的方法n学会用累积放大法测量周期运动的周期学会用累积放大法测

2、量周期运动的周期n验证平行轴定理验证平行轴定理【实验目的实验目的】【实验原理实验原理】上下盘间距放入待测物后的周期下盘质量验证公式，假设：验证公式，假设：设计实验？设计实验？200024m gRrITH220002()4gRrImmTm TH待测物质量悬点离各自中心距离空盘周期空盘转动惯量1、待测物体绕中心轴的转动惯量2.2.用三线摆法验证平行轴定理用三线摆法验证平行轴定理02204) 2(ITHgRrmmIxx实验时将质量均为，形状和质量 分布完全相同的两个圆柱体对称地放置在下圆盘上，得到两个柱体对中心转轴的转动惯量:2221xxRmxmI圆柱体理论公式：比较Ix与2Ix的大小，验证平行轴定

3、理。【实验设备实验设备】n三线摆实验仪、圆环、圆柱体两个、水准仪、米三线摆实验仪、圆环、圆柱体两个、水准仪、米尺、游标卡尺尺、游标卡尺1）测量圆环对通过其质心且垂直于环面轴的的转）测量圆环对通过其质心且垂直于环面轴的的转动惯量动惯量 2）测量圆柱转动惯量，验证平行轴定理）测量圆柱转动惯量，验证平行轴定理【实验内容实验内容】n1.1.数据记录数据记录n自拟数据记录表格，用秒表测量下盘摆动累积30至50次的时间的数据记录。n（1）圆环与下盘共同转动的周期的测量数据记录。n（2）二小圆柱体（对称放置）与下盘共同转动的周期测量数据记录n（3）其它物理量： 上下圆盘三悬点之间的距离a和b，两圆盘之间的距

4、离H0和放置两小圆柱体的小孔间距2x，待测圆环的内、外径2R1、2R2 和小圆柱体的直径2Rx【实验数据实验数据】（1）求出待测圆环绕中心轴的转动惯量，并与理论值计算值比较，求相对误差并进行讨论。（2）求出圆柱体绕自身轴的转动惯量，并与理论计算值比较，验证平行轴定理。2、数据处理、数据处理实验有关数据实验有关数据n g(重力加速度重力加速度)= 9.793 m/s2nm0（圆盘）（圆盘） = 1182 gnm1（圆环）（圆环） = 380 gnm21（圆柱）（圆柱）= 137 gnm22（圆柱）（圆柱）= 137 g nx(两圆柱离中心距离两圆柱离中心距离)= 4.50 cm数据表格数据表格表

5、表1 待测刚体的有关尺寸的数据表待测刚体的有关尺寸的数据表项目项目12345平均值平均值圆圆盘盘a(cm)7.6687.6667.670/b(cm)16.0716.0616.09/H(cm)44.8544.8844.9044.9044.92圆环圆环D内内(cm）10.01810.01610.01010.01810.016D外外(cm)15.01015.00814.99815.00015.002圆柱圆柱D21(cm)2.4922.4902.4882.4902.494D22(cm)2.4902.4902.4902.4882.490表表2 待测刚体的摆动周期的数据表（待测刚体的摆动周期的数据表（35

6、次）次）次数刚体12345平均值平均值T=t/35空载与圆盘空载与圆盘t0（s）49.4349.4749.4849.3949.46下盘与圆环下盘与圆环t1(s) 48.9048.9048.9548.9948.88下盘与两圆柱下盘与两圆柱t2(s) 46.9146.9146.8947.2947.42【 预习思考题预习思考题】1用三线摆测刚体转动惯量时，为什么必须保持下盘水平？2在测量过程中，如下盘出现晃动，对周期有测量有影响吗？如有影响，应如何避免之？3三线摆放上待测物后，其摆动周期是否一定比空盘的转动周期大？为什么？4测量圆环的转动惯量时，若圆环的转轴与下盘转轴不重合，对实验结果有何影响？预习报告内容预习报告内容n（1）实验名称）实验名称n（2）实验目的）实验目的n（3）实验原理）实验原理 主要原理公式及简要说明（主要是公式的适用条件，主要原理公式及简要说明（主要是公式的适用条件，以及如何在实验过程中得以保