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文档简介

1、实验2 扭 摆 实验目的 1用扭摆测定弹簧的扭转常数2用扭摆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验证转动惯量平行轴定理仪器及用具扭摆、转动惯量测量仪、待测样品实验原理将物体在水平面内转过一角度后，在弹簧的恢复力矩作用下，物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动，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： （1）式中，为弹簧的扭转常数。根据转动定律： （2）式中为物体绕转轴的转动惯量，为角加速度，由(1)和(2)式可得： （3）令，忽略轴承的摩擦阻力矩，(3)式即可写成 （4）(4)式表示扭摆运动具有角简谐振动的特性，角加速度与角位移成正比，且方向相反，此方程

2、的解为： （5）式中A为简谐振动的角振幅，为初相位角，为角速度，扭摆的振动周期为： （6）由(6)式可知，只要实验测量物体扭摆的摆动周期，并在和中任何一个量已知时即可计算出另一个量。本实验用一个几何形状规则的物体，它的转动惯量可以根据它的质量和几何尺寸用理论公式直接计算得到，再算出本仪器弹簧的值。若要测定其它形状物体的转动惯量，只要将待测物体安放在本仪器顶部的各种夹具上，测定其摆动周期，由( 6)式即可算出该物体绕转动轴的转动惯量。四实验内容 1熟悉扭摆的构造，使用方法以及转动惯量测试仪的使用方法。2测定弹簧的扭转常数，测定塑料圆柱、金属圆筒、木球以及金属细长杆的转动惯量，并与理论值比较，求百

3、分差。具体步骤如下：测出塑料圆柱体的外径，金属圆筒的内外径、木球的直径、金属细长杆的长度及各物体的质量，各量均测五次.调整扭摆基座底脚螺丝，使水准泡中的气泡居中。装上金属载物盘，并调整光电探头的位置，使载物盘上档光杆处于其缺口中央且能遮住发射、接收红外光线的小孔，测定摆动周期T。将塑料圆柱体垂直放在载物盘上，测定摆动周期T1。用金属圆筒代替塑料圆柱体，测定摆动周期T2。取下载物金属盘，装上球，测定摆动周期T3。取下球，装上金属细杆，金属细杆中心必须与转轴重合，测定摆动周期T4。注：在计算木球和金属细杆的转动惯量时，应扣除支架的转动惯量。3验证平行轴定理将滑块对称放置在细杆两边的凹槽内，让滑块质心离转轴的距离分别为500，1000，1500，2000，2500cm，测定摆动周期。 表 1物体名称质量(kg)几何尺寸(10-2)周期（S）转动惯量理论值(10-4kgm2)实验值(10-4kgm2)百分差金属载物盘(实-理)/理100%塑料圆柱金属圆筒球金属细杆表 2X(10-2m)5.0010.0015.0020.0025.00摆动周期T（S）T（S）实验值(10-2kgm2)理论值(10-2

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