扭摆法测定物体的转动惯量实验指导书.doc

扭摆法测定物体的转动惯量实验指导书 1实验仪器 1.1扭摆、秒表、游标卡尺、天平；待测样品：圆柱体、球、金属杆和滑块。 2实验内容 2.1测定圆柱体的转动惯量I0：用游标卡尺测出小圆柱体的直径（重复6次），用天平称出质量（1次）；用公式算出圆柱体的转动惯量。 2.2 测定载物盘空载时20个周期的时间t1（6次）。 2.3 测定圆柱体20个周期的时间t2（6次） 2.4 测出球体转动20个周期的时间t（6次），计算球的转动惯量I和它的不确定度。 2.5 （选做） 验证转动惯量平行轴定理。 2.5.1 装上金属细杆（金属细杆中心必须与转轴重合，螺丝要落在凹槽内），将滑块对称放置在细杆两边的凹槽内，此时滑块质心离转轴的距离X分别为5.00，10.00，15.00 ，20.00，25.00cm，分别测定不同距离下每10个周期的时间tX，验证转动惯量平行轴定理，用图示法处理数据 。 3相关实验数据记录（范例） 表1 测定球体转动惯量 M(g) D(cm) t1(s) t2(s) t(s) 355.25 9.968 14.82 20.17 26.30 9.972 14.68 20.30 26.25 9.968 14.72 20.10 26.20 9.970 14.75 20.28 26.35 9.970 14.65 20.20 26.32 9.968 14.81 20.15 26.27 表1中各项数据经肖维涅法则检查均无坏值 表2 验证平行轴定理 Tx1(s) Tx2(s) Tx3(s) Tx4(s) Tx5(s) 23.93 30.84 39.67 49.69 59.95 4数据处理（范例） 4.1各物理量不确定度估算 天平的Δm=0.05g 0.029g，===0.000082 。 99.69mm，=0.0067mm，=0.02mm ，0.012mm =0.014mm， 14.74s， 0.028s，=0.05s， 0.029s， s =0.040s， 同理，得： 20.20s， 0.043s， 26.28s，0.036s 。 4.2计算圆柱体转动惯量 =×100%=×100%=0.029% 。 4.3计算球体的转动惯量 （由公式 代入公式 可推得：） = = 4.3.1球体转动惯量不确定度估算 =×100% =×100%=1.9% = 4.3.2 处理结果 （1.600.03）kg.m2 （P=0.683 ） 4.4 用作图法验证转动惯量平行轴定理。 5问题讨论 6实验报告书写纲要 6.1 实验目的 6.2 实验原理 6.2.1 实验仪器 6.2.2 实验原理与方法（包括公式等） 6.2.3 简要的实验步骤及注意事项 6.3 数据处理 计算S和平均值时和标准偏差等不需写过程，但计算转动惯量合以及成不确定度等时应把过程写出来。 6.4 实验结果 6.5 问题讨论 应把实验结果结合实验方法和实验中出现的问题结合起来讨论。