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作文阅卷细则 实验一 三线摆法测定物体的转动惯量 转动惯量是刚体转动惯性大小的量度，是表征刚体特性的一个物理量。转动惯量的大小除与物体质量有关外，还与转轴的位置和质量分布（即形状、大小和密度）有关。如果刚体形状简单，且质量分布均匀，可直接计算出它绕特定轴的转动惯量。但在工程实践中，我们常碰到大量形状复杂、且质量分布不均匀刚体，理论计算将极为复杂，通常采用实验方法来测定。 转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定的形式运动。通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量之间的关系，进行转换测量。测量刚体转动惯量的方法有多种，三线摆法是具有较好物理思想的实验方法，它具有设备简单、直观、测试方便等优点。 【实验目的】 1、学会用三线摆测定物体的转动惯量。 2、学会用秒表测量周期运动的周期。 3、验证转动惯量的平行轴定理。 【实验器材】 三线摆，米尺，游标卡尺，待测圆环，待测圆柱和秒表 【实验原理】 图1-1是三线摆实验装置的示意图。上、下圆盘均处于水平，悬挂在横梁上。三个对称分布的等长悬线将两圆盘相连。上圆盘固定，下圆盘可绕中心轴 EMBED Equation.3 作扭摆运动。当下盘转动角度很小，且略去空气阻力时，扭摆的运动可近似看作简谐运动。根据能量守恒定律和刚体转动定律均可以导出物体绕中心轴 EMBED Equation.3 的转动惯量(推导过程见本实验附录)。 EMBED Equation.3 （1-1） 式中各物理量的意义如下： EMBED Equation.3 为下盘的质量； EMBED Equation.3 、 EMBED Equation.3 分别为上下悬点离各自圆盘中心的距离； EMBED Equation.3 为平衡时上下盘间的垂直距离；T0为下盘作简谐运动的周期， EMBED Equation.3 为重力加速度（桂林地区g=9.797m/s2）。 将质量为 EMBED Equation.3 的待测物体放在下盘上，并使待测刚体的转轴与 EMBED Equation.3 轴重合。测出此时下盘运动周期 EMBED Equation.3 和上下圆盘间的垂直距离 EMBED Equation.3 。同理可求得待测刚体和下圆盘对中心转轴 EMBED Equation.3 轴的总转动惯量为： EMBED Equation.3 （1-2） 如不计因重量变化而引起的悬线伸长， 则有 EMBED Equation.3 。那么，待测物体绕中心轴 EMBED Equation.3 的转动惯量为: EMBED Equation.3 (1-3) 因此，通过长度、质量和时间的测量，便可求出刚体绕某轴的转动惯量。 用三线摆法还可以验证平行轴定理。若质量为 EMBED Equation.3 的物体绕过其质心轴的转动惯量为 EMBED Equation.3 ，当转轴平行移动距离 EMBED Equation.3 时（如图1-2所示），则此物体对新轴 EMBED Equation.3 的转动惯量为 EMBED Equation.3 。这一结论称为转动惯量的平行轴定理。 实验时将质量均为m，形状和质量分布完全相同的两个圆柱体对称地放置在下圆盘上。按同样的方法，测出两小圆柱体和下盘绕中心轴 EMBED Equation.3 的转动周期 EMBED Equation.3 ，则可求出每个柱体对中心转轴 EMBED Equation.3 的转动惯量: EMBED Equation.3 (1-4) 如果测出小圆柱中心与下圆盘中心之间的距离 EMBED Equation.3 以及小圆柱体的半径 EMBED Equation.3 ，则由平行轴定理可求得 EMBED Equation.3 (1-5) 比较 EMBED Equation.3 与 EMBED Equation.3 的大小,可验证平行轴定理。 【实验方法与步骤】 1．测定圆环对通过其质心且垂直于环面轴的转动惯量 （1）调整底座水平：调整底座上的三个螺钉旋钮，直至底板上水准仪中的水泡位于正中间。 （2）调整下盘水平：调整上圆盘上的三个旋钮（调整悬线的长度），改变三悬线的长度，直至下盘水准仪中的水泡位于正中间。 （3）测量空盘绕中心轴 EMBED Equation.3 转动的运动周期 EMBED Equation.3 ：轻轻转动上盘，带动下盘转动，这样可以避