用三线摆法测定物体的转动惯量资料.ppt

用三线摆法测定物体的转动惯量 实验目的 实验仪器 1．FB210型（单支架）三线摆转动惯量实验仪。 2．FB213A型数显计时计数毫秒仪。 3．米尺、游标卡尺 实验原理 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） * * 1.学会用三线摆法测定转动惯量 2.学会用累积放大法测量周期运动的周期 三线摆类似单摆：是摆的一种。（扭摆、复摆） 累积放大法：通过测多个周期求一个周期 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 物体对某轴的转动惯量越大，则绕该轴转动时，角速度就越难改变。 三线摆法是通过扭转运动测量转动惯量的一种方法。 角速度——单位时间转过的角度（类似速度） 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 = o ′ o m r 1 2 2 I = o ′ o m r 1 4 2 I = 转动惯量与刚体的质量、形状及转轴的位置有关. 上盘吊起，二圆盘面均被调节成水平，二圆心在同一垂直线上。 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。 转动惯量可以叠加 (和质量一样） 现改变下盘的质量，如加一物体在下盘上， 例如，设下盘对O1O2轴原来的转动惯量是I0， 下盘的转动惯量变为I1 I1= I0 +I I 是所加一物体的转动惯量 转动惯量时，扭转周期也随之变化 m 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，略去空气阻力时，扭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 实验内容 用三线摆测量圆环绕通过圆心（质心），且垂直于圆平面的轴（OO’轴）的转动惯量。 O ′ O R2 R1 理论值： 当研究物体整体运动时，可以用来代表整个物体运动的点 请大家看指导书P5，结合仪器（先不动手），思考： 1、实验前要调什么？为什么？ 2、如何调节？ 3、计时仪如何使用？ 4、测量时要注意什么？ 1、实验前要调什么？为什么？ 2、如何调节？ 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。 三线等长： 2、如何调节？ 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、计时仪如何使用？ 转动角度很小 ，小于5℃. 4、测量时要注意什么？ 待测圆环的中心轴与盘的 中心轴重合 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 实验步骤： 1．调整三线摆装置： 使之水平、三线等长 2、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 T1 = s T0= s 周 期 平均 平均 3 3 2 2 1 1 下盘加圆环 20T1 下盘不加物体 20T0 摆动20次 所需时间 （秒） * * * * *