物理设计性实验论文-刚体转动惯量的测量研究.doc

宁夏大学物理设计性实验论文宁夏大学物理设计性实验论文 2011—2012 第一学期 题 目 刚体转动惯量的测量研究 学 院 物理电气信息学院 专 业 物理学（师范） 姓 名 学 号 指导教师 完成时间 2011-12-27 目录 实验前言…………………………..1 实验预习…………………………..2 实验创新…………………………..5 实验数据及处理…………………..7 实验总结及误差分析…………….12 参考文献………………………….13 致谢……………………………….13 实验前言 刚体转动惯量的研究 摘要：转动惯量是刚体转动惯量大小的量度，测量的实验方法有多种，使用刚体转动实验仪测量的原理、方法如下：由转动定律M=Iβ (1)其中：M为刚体受的外力矩，β为刚体绕定轴转动的角加速度，I为刚体对定轴的转动惯量。刚体在重物的作用下，绕轴转动，实验讨论了合外力矩与刚体转动角加速度的关系以及刚体质量分布改变对转动惯量的影响 关键词：转动惯量 角速度 Study on moment of inertia of rigid body Abstract: the moment of inertia is the moment of inertia of rigid body size measurement, measurement methods are various, the use of rigid body rotation experiment instrument measurement principle, the method is as follows: the law of rotation M = I beta ( 1) wherein M is a rigid body: the external torque, beta for a rigid body rotating about a fixed axis angular acceleration, I the moment of inertia of rigid body about a fixed axis. Rigid body under the function of the heavy object, rotating around the shaft, the experiment discussed net external torques and the angular acceleration of a rigid body and rigid bodys mass distribution on the effect of moment of inertia Key words: moment of inertia of angular velocity 实验预习 一：实验目的 1.用实验方法验证刚体转动规律，并 求其转动惯量 2.观察刚体转动时合外力矩与转动角加速度的关系 3.探究刚体的转动惯量与质量分布的关系 二．实验仪器与用具 刚体转动仪 滑轮 秒表 砝码 米尺 游标卡尺 三．实验原理 ⒈具有确定的轴的刚体，在外力矩的作用下，获得角加速度β，它的值与外力矩成正比，与刚体的转动惯量成反比，即刚体的转动规律M=Iβ 利用刚体的转动规律，并且利用实验的方法，可以用计算方法测得转动规律 根据刚体转动定律，转动系统所受合外力矩M合与角加速度β的关系为M合=Iβ，其中I为该系统对回转轴的转动惯量 刚体转动实验仪的合外力矩M合由引线的张力矩M和轴承的摩擦力矩Mf构成，则 M-Mf=Iβ,当塔轮转动不太快时，转动时空气阻力可以忽略，轴承的摩擦力矩Mf可以视为恒定。上式可以改为M= Mf+ Iβ 测出砝码的质量m从静止以以匀加速a下落h时所用的时间为t,而塔轮的角加速度β与砝码的匀加速度a的关系为a=Iβ，则 β=2h/Rt2 设引线的张力为FT若实验时保持ag时，mg-FT=ma,由FT≈mg，则 M=mgR 由上三式可以知道： ⑴保持M、I、h不变时。改变塔轮半径R,即外力矩M改变，测得各M对应的角加速度β。 ⑵保持R、I、h不变时,改变砝码质量m,即外力矩M改变，测量各M对应的角加速度β 根据实验数据，在毫米方格纸做M—β图线，如果得一条直线，便可证明：M= Mf+ Iβ式成立，就验证了刚体转动定律，而