扭摆法测定物体转动惯量

1讲台1前门2345681079121114161315182017192221用扭摆法测定物体的转动惯量指导教师：靳娅丽基础物理实验教学中心2生活中你见过哪些转动的现象？实验背景3实验背景4扭摆：一个简单的转动系统工作原理拨动金属细杆后，弹簧产生恢复力矩恢复力矩使金属细杆来回转动不同物体转动速度不同，与转动惯量有关类比平动平动：质量越大，惯性越大转动：转动惯量越大，转动状态越难改变转动惯量不仅取决于质量，还与形状、大小、质量分布和转轴位置有关1．用扭摆测定物体的转动惯量和弹簧的扭转常数，并与理论值进行比较。实验目的52．验证转动惯量平行轴定理。实验仪器6待测物体有塑料圆柱体、金属圆筒、金属滑块塑料圆柱体金属圆筒金属滑块实验仪器7待测量：待测物体的质量、几何尺寸和周期。电子天平测量待测物体的质量游标卡尺测量待测物体的尺寸实验仪器8通用计时计数器扭摆光电门测量待测物体的周期实验原理9胡克定律：转动定律：—恢复力矩，—扭转常数，—扭转角

—物体绕转轴的转动惯量，—角加速度

两式联立得

此方程的解为

此谐振动的周期为

实验原理101.先测金属载物盘及支架的周期T0

2.再测金属载物盘及支架加上塑料圆柱体的周期T1

其中塑料圆柱体的转动惯量可由下式得到塑料圆柱体质量塑料圆柱体直径求转动惯量与扭转常数实验原理待测物体的转动惯量为联立求解可得实验原理验证转动惯量平行轴定理

验证方法1.用理论公式测量2个金属滑块绕平行轴的转动惯量理论值

x分别取值0.05m、0.10m、0.15m、0.20m、0.25m。若质量为m的物体绕通过质心轴的转动惯量为I时，当转轴平行移动距离x，则此物体对新轴线的转动惯量变为实验原理2.将两个金属滑块对称放置在金属细杆上，用扭摆法测出金属滑块转动惯量的实验值

其中金属细杆及支架的转动惯量为实验内容141．测出塑料圆柱体的直径、金属圆筒的内、外径（各测量3次)及各物体质量。读数=主尺读数+游标尺读数五十分度游标卡尺例：18.68mm=18mm+34x0.02mm实验内容151．测出塑料圆柱体的直径、金属圆筒的内、外径（各测量3次)及各物体质量。测外径测内径实验内容162．调整扭摆基座底脚螺丝，使水平的气泡位于中心。实验内容173．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摆动周期。

实验内容184．将塑料圆柱体垂直放在载物盘上，测定摆动周期。5．用金属圆筒代替塑料圆柱体，测定摆动周期。

实验内容19将测得的质量和直径填在表格中单个滑块质量/kg实验内容2012435实验内容216．取下金属圆筒，装上夹具和金属细杆（金属细杆中心必须与转轴重合），测定摆动周期。7．将滑块对称放置在细杆两边的凹槽内（见图3-3）此时滑块质心离转轴的距离分别为5.00，10.00，15.00，20.00，25.00厘米，测定摆动周期。验证转动惯量平行轴定理。实验内容22123单个滑块质量/kg感谢同学们的聆听！23将实验报告按照学号排列收齐后下周二前交到现代产业学院220数据处理举例24数据处理举例25直径/10-2m0.7124.9479.9840.9844.48216.8669.37216.9301.4999.9800.3650.721实验内容26123单个滑块质量