用三线摆法测定物体的转动惯量 -2015.5..ppt

转动惯量是刚体转动惯性的量度 （类似：质量是物体惯性的量度） 实验仪器 1．FB210型三线摆转动惯量实验仪 2．FB213A型数显计时计数毫秒仪。 * * 三线摆：是将半径不同的二圆盘，用三条等长的线联结而成。 改变下盘的转动惯量（质量、质量分布）时，扭转周期发生变化。 下盘可绕中心线扭转，其扭转周期和下盘的质量和质量分布有关。 三线摆就是通过测量它的扭转周期，求出任一质量已知物体的转动惯量。 用三线摆法测定物体的转动惯量 物体对某轴的转动惯量越大，则绕该轴转动状态就越难改变。 三线摆法是通过扭转运动测量转动惯量的一种方法。 在外力作用下，形状和大小都不发生变化的物体．是理想模型 同一个刚体对不同转轴的转动惯量是不同的 o ′ o m l2 1 3 I = o ′ o m l 1 12 2 I = 转动惯量与刚体的质量、形状及转轴的位置有关. m 或 由理论推导可得下圆盘的转动惯量和转动周期间的关系： 当下盘转动角度很小（小于5℃ ），略去空气阻力时，三线摆的运动可近似看作简谐运动（简谐振动） 机械振动：物体围绕一固定 位置往复运动. 简谐振动：最简单最基本的振动 R r H 加待测物体m后： I1= I0 +I I= I1 -I0 广州：g=9.788 m/s2 m 上圆盘 吊线 立柱 下圆盘 光电门 底座 仪器水平 调整螺丝 转动手柄 圆盘水平仪 吊线调节螺丝 吊线固定螺丝 仪器水平仪 气泡 读整数 读小数 游标卡尺读数方法 如图中游标与主尺对齐是游标上“6”右边的第一条，所以小数位为0.6mm+0.02 mm=0.62 mm． 主尺上毫米整数值由游标上的“0”线读出．再看游标上哪一条线与主尺上的刻度线对齐，将该线的序号乘游标分度值之积，即是主尺的小数值．将整数和小数相加，就是所测值． 由于游标上的50分度表示1 mm，1 mm分成10大格，每大格为0.1 mm，即游标上的数字是表示小数后的第一位（毫米为单位）．每大格又分成5小格，所以每小格表示0.02 mm． 整数：游标上的零对上去读： 2.1cm=21mm 总长：21.62mm=2.162cm 1、调：水平、三线等长 支架水平：调底座3螺丝——使上盘水平仪的气泡在中间 公式推导时要求两盘平行——三线等长 水平——使转轴与圆盘垂直 技巧：根据气泡所在方位（高），确定要调的螺丝，及方向。 注意：气泡移动迟缓，当气泡正在移动时，暂停调节。 实验步骤： 气泡 三线等长： 2、 调三线长度，使下盘水平仪的气泡在中间 三线长度的调节：先放松相应的固定螺丝，改变线长，至下盘气泡到中间为止 调节探头，使下盘侧面的指针可在探头缺口中自由横扫。 3、计时仪使用 设置 执行 4、测量周期T0 、T1，各测5次20个周期 T0 ：下盘（不加物体）的周期 T1 ：加了圆环的周期 待测圆环的中心轴与盘的 中心轴重合 转动角度很小 ，小于5℃. 测量时要注意： 利用转动手柄，转动力度适中 圆盘上钢针转动的平衡位置应在传感器处 4 4 2 2 T1 = s T0= s 周 期 平均 平均 5 5 3 3 1 1 下盘加圆环20T1 下盘不加物体20T0 摆动20次 所需时间 （秒） 5位有效位数 5位有效位数 注意：先扭动，稳定后在：“执行” 5、用游标卡尺分别测量出上下圆盘中每个悬点间的距离a、b。算出平均值，由此求出上、下圆盘悬点到转轴的距离半径。 a r b R 7、用米尺测出H （H为上下圆盘间的距离，即：悬线对应的垂直高度。） 。 6、游标卡尺分别测量出待测圆环的内、外直径。（在环的不同处测量） 8、记录下圆盘和待测圆环的质量m0、 m * * * * *