物理演示实验告.doc

物理演示实验研究与开发 实验报告 院系： 公共管理学院 班级： 信管1301 姓名： 黄静龙 指导老师： 后德家 2015年4月 1.验证角动量守恒定律 知识准备： 角动量守恒定律 (law of conservation of angular momentum) 定理的一般表述为：对于 HYPERLINK /view/26217.htm \t _blank 质点，角动量守恒定理可表述为：质点对固定点的 HYPERLINK /view/14420.htm \t _blank 角动量对 HYPERLINK /subview/4019/7140954.htm \t _blank 时间的 HYPERLINK /view/690164.htm \t _blank 微商，等于作用于该质点上的力对该点的 HYPERLINK /view/36869.htm \t _blank 力矩。 角动量守恒定律是 HYPERLINK /view/15707.htm \t _blank 物理学的普遍 HYPERLINK /subview/115040htm \t _blank 定律之一。它反映质点和 HYPERLINK /view/1237751.htm \t _blank 质点系围绕一点或一轴运动的普遍 HYPERLINK /view/183124.htm \t _blank 规律。 如果合外力矩为零(即M外=0),则L1=L2，即L=常矢量。 这就是说,对一固定点o,质点所受的合外力矩为零,则此质点的角动量矢量保持不变。这一结论叫做质点角动量守恒定律。 转动惯量(Moment of Inertia) 它是 HYPERLINK /view/68357.htm \t _blank 刚体绕轴转动时惯性（回转物体保持其 HYPERLINK /view/84850.htm \t _blank 匀速圆周运动或静止的特性）的量度，用字母I或J表示。[1]?在经典力学中，转动惯量（又称质量惯性矩，简称惯距）通常以I?或J表示，SI 单位为 kg·m2。 对于一个 HYPERLINK /view/26217.htm \t _blank 质点，I?=?mr2，其中 m 是其质量，r?是质点和 HYPERLINK /view/1167132.htm \t _blank 转轴的垂直距离。 HYPERLINK /view/110433.htm \t _blank 转动惯量在旋转 HYPERLINK /view/35067.htm \t _blank 动力学中的角色相当于线性动力学中的质量，可形式地理解为一个物体对于旋转运动的 HYPERLINK /view/198633.htm \t _blank 惯性，用于建立 HYPERLINK /view/14420.htm \t _blank 角动量、 HYPERLINK /view/84858.htm \t _blank 角速度、 HYPERLINK /view/36869.htm \t _blank 力矩和角加速度等数个量之间的关系。 实验目的： 定性观察合外力矩为零的条件下,物体的转动惯量改变时的角动量守恒，?角动量守恒的物体系统的转动惯量变大时，角速度会变小，反之亦然。? 实验原理： 绕定轴转动时，若其所受到的合外力矩为零，则质点系的角动量守恒。内力矩不会影响质点系的角动量。若质点系在内力的作用下绕定轴转动的转动惯量改变，则它的角速度将发生相应的改变以保持总角动量守恒。 实验操作： 绕定轴转动的刚体，当对转轴的合外力矩为零时，刚体对转轴的角动量守恒，即Jw=恒量。刚体的转动惯量J一般为常量，Jw不变导致w不变，即刚体在不受合外力矩时将维持匀角速转动．但若转动物体是一种可变形固体，并改变它对转轴的转动惯量，则物体的角速度 就会产生相应的变化：当J增大时w就减小，J减小时w就增大，从而保持乘积Jw 不变。茹可夫斯基凳实验中，因为人的双臂并不产生对转轴的外力矩，忽略转轴的摩擦，系统的角动量应保持守恒，人和凳的转速随着人手臂的伸缩而改变。? 实验步骤：??　 实验开始时，先使实验者双手拿好哑铃坐在座椅上慢慢地转起来，此时实验者是双臂自然下垂的状态。随后使实验者手臂缓缓张开，此时由转动惯量的公式可知，r变大，转动惯量增大，为了保证转动惯量和角速度的乘积是定值，此时转椅的角速度会相应地减小，可从实验现象中观察到转椅的转速明显减小，反之，当手臂收缩回来时，转动惯量减小，角速度增大，此时可观察到转椅转速明显增加。 ?? 注意事项： 座椅必须非常顺滑，摩擦力越小时的效果越佳。 操作时注