大学物理实验三线摆实验报告VIP专享VIP免费

湖北文理学院物理实验教学示范中心实验报告实验名称：三线摆法测定物体的转动惯量实验日期：实验室：N1-103指导教师：[实验目的]:1、学会用三线摆测定物体的转动惯量；2、学会用累积放大法测量周期运动的周期；3、验证转动惯量的平行轴定理。[仪器用具]:仪器、用具名称及主要规格（包括量程、分度值、精度等）1、FB210型三线摆转动惯量实验仪2、FB210A型数显计时计数毫秒仪3、米尺、游标卡尺、物理天平[实验原理]:根据自己的理解用简练的语言来概括(包括简单原理图、相关公式等)1、待测物体的转动惯量根据能量守恒定律和刚体转动定律，可导出圆盘对中心轴的转动惯量为：（1）其中，——下盘的质量；——上下悬点离各自圆盘中心的距离；——平衡时上下盘间的垂直距离；——下盘作简谐振动的周期；——当地重力加速度（襄阳地区取9.794）将质量为的待测物体放在下盘上，并使中心重合。则其转动惯量为：（2）其中，——放待测物体时上下盘间的垂直距离；——放待测物体时振动周期；所以，忽略悬线的伸长，待测物体对中心周的转动惯量为：（3）而圆环对中心轴的转动惯量理论计算公式为：2、验证平行轴定理将形状和质量分布完全相同，质量均为的两个圆柱体对称地放置在下圆盘上，测出两小圆柱体和下圆盘对中心轴的转动周期，则每个圆柱体对中心轴的转动惯量为：（4）如果测出小圆柱中心与下圆盘中心的距离以及小圆柱的半径，则由平行轴定理可求得其转动惯量为：（5）[实验内容]:简述实验步骤和操作方法1、调整三线摆装置。（1）调整底板上的三个调节螺丝，使上圆盘处于水平状态；（2）调整上圆盘上的三个调整螺丝，使下圆盘处于水平状态；（3）调整光电传感器安装位置，使下圆盘边上的挡光杆能自由往返通过光电门槽口。2、测量相关物理量。（1）测出物体的质量；（2）用米尺测出上下圆盘之间的垂直距离；（3）测出上下圆盘三悬点之间的距离，算出悬点到中心的距离；（4）用游标卡尺测出待测物体的内、外半径和小圆柱体的直径。3、测量周期。（1）测量下圆盘转动20个周期的时间，计算出，重复测量5次；（2）放置同轴圆环后，测量转动20个周期的时间，计算出，重复测量5次；（3）对称放置两圆柱体后，测量转动20个周期的时间，计算出，并测量放置两小圆柱体小孔间距，重复测量5次。4、计算待测量的转动惯量，并与理论计算值比较，求相对误差。[实验数据]:根据实验步骤设计数据记录表格，并真实、准确地记录实验数据。表1、测定下圆盘转动惯量的数据记录表下盘质量顺次12345平均值上下盘间距上盘悬孔间距下盘悬孔间距下盘下盘的直径表2、测定圆环转动惯量的数据记录表圆环的质量顺次12345平均值加圆环圆环的外直径圆环的内直径表3、验证平行轴定理数据记录表小圆柱体的质量顺次12345平均值小孔间距对称加两小圆柱体小圆柱体的直径[实验结果与分析]:按实验要求处理数据，进行误差分析，并对实验中存在的问题、数据结果等进行总结。1、下圆盘转动惯量的计算下盘质量顺次12345平均值计算值上下盘间距上盘悬孔间距下盘悬孔间距下盘下盘的直径下圆盘的转动惯量测量值理论值相对误差2、圆环转动惯量的计算圆环的质量顺次12345平均值计算值加圆环圆环的外直径圆环的内直径圆环的转动惯量测量值理论值相对误差3、小圆柱动惯量的计算测量值：理论值：小圆柱体的质量93.00顺次12345平均值计算值小孔间距对称加两小圆柱体小圆柱体的直径小圆柱转动惯量的测量值小圆柱转动惯量的理论值相对误差实验结果分析：（1）经过计算圆盘转动惯量测量的实验相对误差为；（2）经过计算圆环转动惯量测量的实验相对误差为；（3）经过计算小圆柱对不同转轴转动惯量测量的实验相对误均小于，说明平行轴定理。