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转动定律实验报告

篇一：刚体转动惯量的测定_实验

报告

实验三刚体转动惯量的测定

转动惯量是刚体转动中惯性大小的量度。它与刚体的

质量、形状大小和转轴的位置有关。形状简单的刚体，可以

通过数学计算求得其绕定轴的转动惯量；而形状复杂的刚体

的转动惯量，则大都采用实验方法测定。下面介绍一种用刚

体转动实验仪测定刚体的转动惯量的方法。

实验目的：

1、理解并掌握根据转动定律测转动惯量的方法；2、

熟悉电子毫秒计的使用。

实验仪器：

刚体转动惯量实验仪、通用电脑式毫秒计。

仪器描述：

刚体转动惯量实验仪如图一，转动体系由十字型承物台、

绕线塔轮、遮光细棒等（含

小滑轮）组成。遮光棒随体系转动，依次通过光电门，

每π弧度（半圈）遮光电门一次的光以计数、计时。塔轮上

有五个不同半径（r）的绕线轮。砝码钩上可以放置不同数

量的砝码，以获得不同的外力矩。

实验原理：

空实验台（仅有承物台）对于中垂轴OO’的转动惯量

用Jo表示，加上试样（被测物

体）后的总转动惯量用J表示，则试样的转动惯量J1：

J1=J–Jo(1)由刚体的转动定律可知：

Tr–Mr=J?(2)其中Mr为摩擦力矩。

而T=m(g-r?)(3)其中m——砝码质量g—

—重力加速度?——角加速度T——张力

1．测量承物台的转动惯量Jo

未加试件，未加外力（m=0,T=0）

令其转动后，在Mr的作用下，体系将作匀减速转动，?=?1，

有-Mr1=Jo?1(4)加外力后，令?=?2

m(g–r?2)r–Mr1=Jo?2(5)（4）（5）式联立得

Jo=

?2mgr

?mr2(6)

?2??1?2??1

测出?1,?2，由（6）式即可得Jo。

2．测量承物台放上试样后的总转动惯量J，原理与1.

相似。加试样后，有-Mr2=J?3(7)m(g–r?4)r–Mr2=

J?4(8)

∴J=

?4mgr?mr2(9)

?4??3?4??3

注意：?1,?3值实为负，因此（6）、（9）式中的分母

实为相加。

3．测量的原理

设转动体系的初角速度为ωo，t=0时θ=0∵θ=

ωot+?t(10)

测得与θ1,θ2相应的时间t1,t2

12

2

12212

θ2=ωot2+?t2(12)

2

得??

由θ1=ωot1+?t1(11)

2(?2t1??1t2)

(13)2

t2t1?t12t22??(k2?1)t1?(k1?1)t2?(14)22

t2t1?t1t2

∵t=0时，计时次数k=1（θ=л时，k=2）∴??

k的取值不局限于固定的k1,k2两个，一般取k=1,

2,3,?,30,?

实验方法：

本实验采用HMS-2型“通用电脑式毫秒计”来测量k及

其相应的t值，毫秒计的使用

方法见本实验附录。

先完成砝码的挂接和绕线，然后复位毫秒计，放开砝码。

砝码在重力作用下带动体系加速转动。“毫秒