三线摆-预习、试验思考题

三线摆-----预习、试验思考题三线摆-----预习、试验思考题三线摆-----预习、试验思考题xxx公司三线摆-----预习、试验思考题文件编号：文件日期：修订次数：第1.0次更改批准审核制定方案设计，管理制度用三线摆测物体的转动惯量[预习思考题]1、公式J0=EQ\F(m0gRr,4π2H)T02依据什么物理原理导出有什么条件实验中如何满足这些条件答：该公式依据机械能守恒定律和谐振动规律导出。在公式的推导中运用了近似公式sinθ0≈θ0的条件，所以在实验操作中，转动盘扭动的角度不能大。转动盘启动后，要观察一段时间，在转角较小时（5左右）开始测量。2、公式J0=EQ\F(m0gRr,4π2H)T02中的物理量，哪些是已知的哪些是待测的哪一个量对J0的精度影响最大答：公式中的已知量是m0、g，待测量是R、r、H和T0，其中T0对J0的精度影响最大。3、测周期时，为什么要测50个周期的总时间答：减小误差。用精度为秒的秒表，测出一个周期的误差是秒，测50个周期的误差为EQ\F(０.1,50)＝０.００２秒。[实验后思考题]1、三线摆的振幅受空气的阻尼会逐渐变小，它的周期也会随时间变化吗答：振幅反映出谐振的强度；周期反映的是谐振的频率，这是两个意义不同的物理量。阻尼振动的周期T=EQ\F(２π,EQ\R(,ω02－β2))，阻尼系数β是常数，所以周期不随时间而变化。2、根据J0=EQ\F(m0gRr,4π2H)T02和J0+J=EQ\F((m0+m)gRr,4π2H)T2两公式分析说明：加上待测物后，三线摆的扭动周期是否一定大于空盘的扭动周期答：不一定。∵(J0+J)＞J0，∴(m0+m)T2＞m0T02，或（EQ\F(m0+m,m0)）·（EQ\F(Ｔ,Ｔ0)）２＞１。因为EQ\F(m0+m,m0)＞１，所以EQ\F(Ｔ,Ｔ0)不一定大于1，即T不一定大于T0（可以大于、等于或小于）。3、设计验证平行轴定理的实验。答：将质量为m的圆柱体放在下圆盘中心，测出其对质心轴的惯动量I。，再将两相同的圆柱体（m）对称地置于圆盘中心两侧，测出其扭摆周期T；然后再将圆柱体的间隔增加1Cm，测一次周期T，直到圆柱体移至盘边为止。根据平行轴定理，两圆柱体对圆盘中心轴的转动惯量为：2（I+md２）（d为圆柱体质心到中心轴的距离）。加上下圆盘的转动惯量I0，则总转动惯量为：2（I+md２）+I0＝EQ\F((m0+２m)gRr,4π2H)T2，于是可得:T2＝EQ\F(4π2H,(m0+２m)gRr)·2md２＋EQ\F(4π2H,(m0+２m)gRr)·（２Ｉ＋Ｉ0）。由上式可知T2和d2成线性关系，其截距与斜率之比为EQ\F(２Ｉ＋Ｉ0,２m)。用测得的一组d、T值，作T2－d2图线，求出其截距和斜率，将两者的比值与用EQ\F(２Ｉ＋Ｉ0,２m)算出的数值进行比较。4、如何测定任意形状物体对特定轴的转动惯量提示：基本方法仍是先测下盘的转动惯量J0，再将待测物放到盘上，使二者转轴重合，测共同的转动惯量J/，则待测物的转动惯量J=J/-J0。这类测量有两种情况：一种是待测物的转轴通过其质量中心。这种情况只须注意待测物的轴与三线摆的轴重合即可。另一种情况是待测物的转轴不通过其质量中心，此时待测物与三线摆的转轴重合时，将引起下盘倾斜（三悬线受力不均）。为保持下盘水平，要根据具体情况进行配重，通过配重砝码保持下盘水平。测出系统的总转动惯量，再减去下盘和砝码的转动惯量，即得到待测物的转动惯量。思考题：加上待测物体后，三线摆的周期是否一定比空盘的周期大答：不一定，有实验数据可知：当