扭摆法验证转动惯量平行轴定理_第1页
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文档简介

扭摆法验证转动惯量平行轴定理第1页，课件共14页，创作于2023年2月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，课件共14页，创作于2023年2月实验目的理解转动惯量的概念和平行轴定理的物理意义。观察刚体的扭转摆动现象，了解和掌握测量刚体转动惯量的原理和方法。验证转动惯量的平行轴定理。第3页，课件共14页，创作于2023年2月常见规则刚体的转动惯量第4页，课件共14页，创作于2023年2月实验仪器待测物体垂直轴螺旋弹簧底脚螺丝支架底座金属托盘第5页，课件共14页，创作于2023年2月实验仪器智能转动惯量测定仪光电门第6页，课件共14页，创作于2023年2月实验基本思想可能性如果已知K，则测得周期T就可以得转动惯量J。问题不知道K。空载时，还有托盘和支架，也有转动惯量。办法空载时测量一次周期，加已知转动惯量的刚体再测一次周期，这样就可以同时确定K

和托盘支架的转动惯量了。第7页，课件共14页，创作于2023年2月测定扭摆的扭转系数解方程组第8页，课件共14页，创作于2023年2月测量刚体转动惯量方案定标后的实测测总周期T总计算J总计算J待测体无托盘时测量：第9页，课件共14页，创作于2023年2月实验原理

物体装在一扭摆弹簧上，根据虎克定律，当物体在水平面内转过θ角后弹簧产生恢复力矩M：在此力矩作用下物体转动，由转动定律有令得刚体扭摆运动的微分方程：第10页，课件共14页，创作于2023年2月实验原理 可知，扭摆运动具有简谐振动的特性，振动周期为：如果已知K，则测得周期T就可以计算得转动惯量I。如何求出弹簧的扭转系数K?第11页，课件共14页，创作于2023年2月实验内容 计算各物体转动惯量的理论值根据各待测物转动惯量计算公式，测量各物体有关几何尺寸及质量，各测量三次取平均值。扭转常数K的确定①调整扭摆基座底角螺丝，使水准仪中的气泡居中。②装上金属载物盘，并调整光电探头的位置，使载物盘上的挡光杆处于其缺口中央且能遮住发射、接收红外光线的小孔，测定其摆动周期T0。③将塑料圆柱体垂直放在载物盘上，测定摆动周期T1。④由T0、T1及塑料圆柱转动惯量的理论值I1计算扭摆的扭转常数K。第12页，课件共14页，创作于2023年2月注意事项 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主轴，并将止

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