大学物理实验——拓展提高篇 课件 实验2.3-双线摆与扭摆测量转动惯量.pptx

用双线摆和扭摆测量转动惯量第1节背景介绍与实验原理大学物理实验——拓展提高篇

实验目的1.学会用双线摆和扭摆测量转动惯量，验证平行轴定理；2.了解切变模量的概念，学会测量悬线的切变模量。

背景知识一、转动惯量1.转动惯量：刚体绕轴转动时惯性的量度?意义：一个物体对于旋转运动的惯性

背景知识

背景知识

背景知识2.转动惯量的两个相关定理?xJJcCJ1J2J?

背景知识3.转动惯量常用测量方法形状规则、质量分布均匀的刚体：理论计算形状复杂、质量分布不均匀的刚体：仪器测定双线摆扭摆三线摆......转动惯量测定仪

背景知识二、切变模量意义：表征材料抵抗切应变的能力?

实验原理一、双线摆双线摆绕竖直转动轴转过一定初始角θ，上升一定高度h，双线摆将自由摆动。根据能量守恒，有??

实验原理?

实验原理?平行轴定理计算与验证方法?

实验原理?二、扭摆

用双线摆和扭摆测量转动惯量第2节实验仪器与实验内容大学物理实验——拓展提高篇

实验仪器需要用到的实验仪器：双线摆实验仪、扭摆实验仪、DHTC-1A通用计数器、水平仪、米尺、游标卡尺、待测物体。

实验仪器1.DHTC-1A通用计数器测量功能：周期测量、脉宽测量、秒表计时、自由落体测量、角加速度测量等液晶显示器系统复位键功能键光电门1接口光电门2接口电磁铁输入接口

实验仪器2.游标卡尺使用方法：读数结果L=主尺上的整数部分+副尺上的小数部分不需要估读！

实验内容与方法ObjectiveOperationObservationRecord1调整仪器，使之达到测量状态a.将水平仪放在上盘上，通过调节底座水平螺丝调节上盘水平。水平仪气泡是否处于中心。b.将光电门安装在光电门架上。双线摆其中一头的挡光针在摆动时能否通过光电门。c.光电门信号线与传感器I口相连，通用计数器开机，按任意键进入，选择“周期测量“并确认，将测量周期数n设为10，选”开始测量“。一、双线摆实验

实验内容与方法ObjectiveOperationObservationRecord2测量仪器常数a.读取均匀细杆、待测物体、单个待测圆环体的质量分别记为m0、mx、m1b.游标卡尺测量待测圆环体外环直径、内环直径和厚度分别记为D1、D2、d13测量摆动周期a.拨动上盘，使双线摆以小角度振动，然后按确认键读通用计数器并记录T0b.将待测物安装在均匀细杆上，并使系统小角度摆动读通用计数器并记录Txc.两待测小圆环体对称地套在均匀细杆两端，并系统小角度摆动读两圆环体中心距离2x，读通用计数器并记录T1

实验内容与方法双线摆实验测量数据记录表L/mmd1/mm2x/mmD1/mmD2/mmm0/gmx/gm1/gT0/sTx/sT1/s

实验内容与方法二、扭摆实验ObjectiveOperationObservationRecord1调整仪器，使之达到测量状态a.将光电门安装在光电门架上，使扭摆的挡光针在摆动时能通过光电门。b.光电门信号线与传感器I口相连，通用计数器开机，按任意键进入，选择“周期测量“并确认，将测量周期数n设为10，选”开始测量“2测量仪器常数a.读取扭摆上圆环体的质量为m1记录m1，D1，D2，L，db.用游标卡尺测量圆环体外直径D1、D2，用米尺测量悬线长度L，用游标卡尺测量悬线直径d

实验内容与方法ObjectiveOperationObservationRecord3测量摆动周期a.拨动上盘，使扭摆以小角度振动，然后按通用计数器的确认键，开始测量空盘周期T0读通用计数器并记录T0b.将圆环体放置于扭摆盘上，使二者质心对齐，拨动使以小角度振动，测量系统周期T读通用计数器并记录T

实验内容与方法扭摆实验测量数据记录表m1/gD1/mmD2/mmd/mmL/cmT0/sT/s

数据处理及要求一、双线摆实验?

数据处理及要求?

用双线摆和扭摆测量转动惯量第3节附录大学物理实验——拓展提高篇

分析与思考1.双线摆在摆动过程中受到空气阻力，振幅会越来越小，其周期是否会随时间而改变？提示：周期只与转动惯量J0、质量m0与绳长L有关，与振幅无关。且空气阻力通常较小，属于小阻尼，且一般与速度呈线性关系，故不会影响周期。

分析与思考2.在双线摆实验中，产生误差的原因有哪些？提示：估读的误差、摆动角度过大导致公式不成立的误差等等?

分析与思考系统误差仪器、装置误差测量理论或方法误差测量环境误差人员误差仪器缺陷安装调整不当理论公式的近似实验方法不完善外界条件与仪器要求不一致随机误差?

THANKS!请认真阅读教材！