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物理实验用扭摆法测量物体的转动惯量第1页/共15页2023/4/18前言转动惯量是描述刚体转动惯性大小的物理量，是研究和描述刚体转动规律的一个重要物理量。它不仅取决于刚体的总质量，而且与刚体的形状、质量分布以及转轴位置有关。

--对于质量分布均匀、具有规则几何形状的刚体，可以通过数学方法计算出它绕给定转动轴的转动惯量。

--对于质量分布不均匀、没有规则几何形状的刚体，用数学方法计算其转动惯量是相当困难的，通常要用实验的方法来测定其转动惯量。

第2页/共15页2023/4/18常见规则刚体的转动惯量第3页/共15页2023/4/181、了解用扭摆测量弹簧扭转常数的方法；2、掌握形状规则几何体(刚体)转动惯量的测量方法；3、验证转动惯量平行轴定理。实验目的第4页/共15页2023/4/18用游标卡尺测量实心塑料圆柱体的外径、空心金属圆筒的内外径。测定扭摆的扭转常数K。测定空心金属圆筒、实心球体与金属细长杆的转动惯量，并于理论计算值比较，求相对误差。改变滑块在金属细杆上的位置，验证转动惯量的平行轴定理。实验内容第5页/共15页2023/4/18塑料圆柱体实心球体周期测定仪光电探头空心金属圆柱体载物盘水平仪挡光杆游标卡尺金属杆滑块夹具实验仪器第6页/共15页2023/4/18令弹簧恢复力矩:转动定律:得,微分方程的解:周期:实验原理第7页/共15页2023/4/18K的测量设金属载物盘绕垂轴的转动惯量是I0，测出其摆动周期为T0，则

待测物圆柱对其质心轴的转动惯量理论值为I1，测出其与载物盘的复合体摆动周期为T

，则由前两式可得到第8页/共15页2023/4/18平行轴定理第9页/共15页2023/4/18塑料圆柱体、空心金属圆筒、实心球体和金属细杆、

载物盘。

滑块质量为：239.7g实心球体的质量为：1135.5g金属细杆的质量为：133.3g待测刚体第10页/共15页2023/4/18仪器调水平气泡居中第11页/共15页2023/4/18游标卡尺使用读数:15.90mm第12页/共15页2023/4/18周期测定仪第13页/共15页2023/4/18注意事项由于弹簧的扭转常数K值不是固定常数，它与摆动角度略有关系，实验中摆角在90º左右为宜。光电探头宜放置在挡光杆的平衡位置处，挡光杆不能和它相接触，以免增大摩擦力矩。机座应保持水平状态。圆柱、圆筒放置时要放正不可斜放。在安装待测物体时，其支架必须全部套入扭摆

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