《扭摆法测定物体转动惯量》实验报告一、实验目的1． 熟悉扭摆的构造、使用方法和转动惯量测试仪的使用；2． 利用塑料圆柱体和扭摆测定不同形状物体的转动惯量 I 和扭摆弹簧的扭摆常数 K；3． 验证转动惯量平行轴定理。二、实验原理1． 不规则物体的转动惯量测量载物盘的摆动周期 T0，得到它的转动惯量：塑料圆柱体放在载物盘上测出摆动周期 T1，得到总的转动惯量：塑料圆柱体的转动惯量为即可得到 K，再将 K 代回第一式和第三式可以得到载物盘的转动惯量为只需测得其它的摆动周期，即可算出该物体绕转动轴的转动惯量：2． 转动惯量的平行轴定理若质量为 m 的物体绕质心轴的转动惯量为 Jc时，当转轴平行移动距离 x 时，则此物体对新轴线的转动惯量：3． 实验中用到的规则物体的转动惯量理论计算公式圆柱体的转动惯量：金属圆筒的转动惯量：木球的转动惯量：金属细杆的转动惯量：三、实验步骤1． 用游标卡尺、钢尺和高度尺分别测定各物体外形尺寸，用电子天平测出相应质量；2． 根据扭摆上水泡调整扭摆的底座螺钉使顶面水平；3． 将金属载物盘卡紧在扭摆垂直轴上，调整挡光杆位置和测试仪光电接收探头中间小孔，测出其摆动周期 T；4． 将塑料圆柱体放在载物盘上测出摆动周期 T1。已知塑料圆柱体的转动惯量理论值为 J1’，根据 T0、T1可求出 K 及金属载物盘的转动惯量 J0。5． 取下塑料圆柱体，在载物盘上放上金属筒测出摆动周期 T2。6． 取下载物盘，测定木球及支架的摆动周期 T3。7． 取下木球，将金属细杆和支架中心固定，测定其摆动周期 T4，外加两滑块卡在细杆上的凹槽内，在对称时测出各自摆动周期，验证平行轴定理。由于此时周期较长，可将摆动次数减少。四、注意事项1． 由于弹簧的扭摆常数 K 不是固定常数，与摆角有关，所以实验中测周期时使摆角在 90 度左右。2． 光电门和挡光杆不要接触，以免加大摩擦力。3． 安装支架要全部套入扭摆主轴，并将止动螺丝锁紧，否则记时会出现错误。4． 取下支架测量物体质量。处理时支架近似为圆柱体。五、实验结果1． 各种物体转动惯量的测量物体名称质量m/kg几何尺寸/cm周期Ti/s平均周期TQ/s转动惯量实验值J/（kg·m2）不确定度%转动惯量理论值J/（kg·m2）相对误差/%金属载物盘0.7770.7815.077×10-40.7810.781塑料圆柱体0.7157D=10.0121.2981.2998.968×10-40.298.968×10-40.01.2971.301金属圆筒0.7164D 外=10.016D 内=9.3981.6301.6301.704×10-30....
