§实验7用扭摆法测定物体转动惯量VIP免费

1 §实验 7用扭摆法测定物体转动惯量 一、实验目的 1．学会扭摆法测量物体转动惯量的基本原理和实现方法。 2．理解“对称法”验证平行轴定理的实验思想，学会验证平行轴定理的实验方法。 3．学习间接比较法测量转动惯量的实验方法，掌握定标测量思想方法。 4．学会光电转换测量时间的累积放大法。 5．掌握直接测量和间接测量不确定度的估算方法。 6．学会判断理论和实验是否相符的作图法。 二、实验器材 （1）转动惯量测试仪：通过扭摆摆动测量转动惯量，验证平行轴定理；光电门：通过光电传感器测量物体摆动的周期。 （2）电子天平、托盘天平：测量待测物体的质量。 （3）米尺、卡尺：测量待测物体的长度和直径。 （4）待测物体：金属载物盘，塑料圆柱，金属圆筒，金属细杆，金属滑块等。 三、实验原理 1.转动惯量:转动惯量是表征转动物体惯性大小的物理量，是研究、设计、控制转动物体运动规律的重要工程技术参数。如钟表摆轮、精密电表动圈的体形设计、枪炮的弹丸、电机的转子、机器零件、导弹和卫星的发射等，都不能忽视转动惯量的大小。因此测定物体的转动惯量具有重要的实际意义。刚体的转动惯量与刚体的质量分布、形状和转轴的位置都有关系。对于形状较简单的刚体，可以通过计算求出它绕定轴的转动惯量，但形状较复杂的刚体计算起来非常困难，通常采用实验方法来测定。 2.实验方法及测量公式简介:转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定形式运动，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。本实验使物体作扭转摆动，由于摆动周期及其它参数的测定计算出物体的转动惯量。 扭摆的构造如图 1 所示，在垂直轴 1 上装有一根薄片状的螺旋弹簧 2，用以产生恢复力矩。在轴的上方可以装上各种待测物体。垂直轴与支座间装有轴承，以降低摩擦力矩，3 为水平仪，用来调整系统平衡。 将物体在水平面内转过一角度θ 后，在弹簧的恢复力矩作用下，物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。根据虎克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩 M 与所转过的角度θ 成正比，即： kM( k为弹簧的扭转常数) （2-7-1） 根据转动定律IM ( I 为物体绕转铀的转动惯量，β 为角加速度)，即IM （2-7-2） 令Ik2，且忽略轴承的摩擦阻力矩，由以上两式（2-7-2）可得： 图 2-7-1 扭摆的构造 1－垂直轴，2－蜗簧，3－水平仪 2 222Ikdtd （2-7-3） 上述方程表示扭摆运动具有角...