《扭摆法验证转动惯量平行轴定理.ppt

扭摆法测物体的转动惯量 求是中楼201 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。 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。 常见规则刚体的转动惯量 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。 测定扭摆的扭转系数 解方程组 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： 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： 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 ? 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。 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，并将止动螺丝旋紧，否则扭摆不能正常工作。 * * Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 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 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 实验仪器 智能转动惯量测定仪 光电门 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pt