必威体育精装版扭摆法测转动惯量的研究性实验报告.docxVIP

扭摆法测转动惯量研究性实验报告 目录 TOC \o 1-5 \h \z \o Current Document 摘要 1 一、 实验目的 1 \o Current Document 二、 实验原理 1 \o Current Document 基本原理 1 \o Current Document 2•间接比较测量法，确定扭转常数 K 2 \o Current Document 验证平行轴定理 2 \o Current Document 光电转换测量周期 3 \o Current Document 三、 实验仪器 3 \o Current Document 四、 实验步骤 3 \o Current Document 调整测量系统 3 \o Current Document 测量数据 3 \o Current Document 五、 注意事项 3 \o Current Document 六、 数据记录与处理 4 \o Current Document 原始数据记录 4 \o Current Document 数据处理 5 \o Current Document 七、 讨论 9 \o Current Document 误差分析 9 \o Current Document 总结 9 实验名称：扭摆法测转动惯量 摘要 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。 本实验使物体作扭转摆动， 由摆动周期及 其它参数的测定算出物体的转动惯量。 实验目的 熟悉扭摆的构造、使用方法和转动惯量测量仪的使用； 利用扭摆法测量不同形状物体的转动惯量和扭摆弹簧的扭摆常数； 验证转动惯量的平行轴定理； 学会测量时间的累积放大法； 掌握不确定度的计算方法。 、实验原理 基本原理 转动惯量的测量， 基本实验方法是转换测量， 使物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的关系， 进行转换测量。 实验中采用扭摆法测量不同形状物体 的转动惯量，就是使物体摆动，测量摆动周期，通过物体摆动周期 T 与转动惯量 I 的关系 2 2 来测量转动惯量。 来测量转动惯量。 2•间接比较测量法，确定扭转常数 K 已知标准物体的转动惯量 1l,被测物体的转动惯量I。,被测物体的摆动周期 To,标准物 体被测物体的摆动周期 Ti，通过间接比较法可测得: 也可以确定出扭转常数 K 定出仪器的扭转常数 K，测出物体的摆动周期 T，就可计算出转动惯量I。 验证平行轴定理 平行轴定理：若质量为 m的物体（小金属滑块）绕通过质心轴的转动惯量为 Io时，当 转轴平行移动距离 x时，则此物体的转动惯量变为 吒;’卞汁亍。为了避免相对转轴出现非 对称情况，由于重力矩的作用使摆轴不垂直而增大测量误差。 实验中采用两个金属滑块辅助 金属杆的对称测量法，验证金属滑块的平行轴定理。这样， Io为两个金属滑块绕通过质心轴 的转动惯量，m为两个金属滑块的质量，杆绕摆轴的转动惯量 I杆，当转轴平行移动距离 x 时（实际上移动的是通过质心的轴），测得的转动惯量 I = 1 杆+lo+mx2 两个金属滑块的转动惯量 Ix = I — I 杆=Io+mx 光电转换测量周期 光电门和电脑计数器组成光电计时系统， 测量摆动周期。光电门（光电传感器）由红外 发射管和红外接受管构成， 将光信号转换为脉冲电信号， 送入电脑计数器测量周期 （计数测 量时间）。 三、实验仪器 扭摆、金属载物盘、塑料圆柱体、金属空心圆筒、实心塑料球、金属细长杆（两个滑块 可在上面自由移动）、数字式计时器、电子天平。（由于待测物体的尺寸已经给出，故不需要 游标卡尺、米尺等测量长度的工具） 四、实验步骤 调整测量系统 用水准仪调整仪器水平，设置计时器。 测量数据 （1 ）装上金属载物盘，测定其摆动周期 TO;将塑料圆柱体垂直放在载物盘上，测出摆 动周期T1,测定扭摆的弹簧扭转常数 K。 （2） 测定金属圆筒、塑料球与金属细长杆的转动惯量。 （3） 验证转动惯量平行轴定理。将滑块对称和不对称地放置在细杆两边的凹槽内 （滑块 质心离转轴的距离分别有 5.00、10.00、15.00、20.00、25.00 （单位：cm ））测出摆动周期 T。 （4） 测量其他常数。利用电子天平，测出塑料圆柱、金属圆筒、塑料球与金属细长杆的 质量，并记录有关物体的内、外径和长度。 五、注意事项 机座应保持水平状态； 安装时要旋紧止动螺丝，否则摆动数次后摆角可能会明显减小甚至停下； 光电探头宜放在当光杆的平衡位置处，当光杆（片）不能和他相接触，