物体转动惯量的测量

1物体转动惯量的测量2实验目的1.用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量和弹簧的扭动常数，并与理论值进行比较。2.验证转动惯量平行轴定理。3实验原理–物体装在一螺旋弹簧上，当物体在水平面内转过θ角后弹簧产生恢复力矩M：在此力矩作用下物体转动，由转动定律根据简谐振动规律，振动周期满足为弹簧的扭转系数MKKq=-MIb=d令得d2222KItqwwq==-22ITKppw==4实验基本思想如果已知K，则测得周期T就可以得转动惯量I。问题不知道K。空载时，还有托盘和支架，也有转动惯量。办法–空载时测量一次周期，加已知转动惯量的刚体再测一次周期，这样就可以同时确定K和托盘支架的转动惯量了。2224IKTITKpp=Þ=5测定扭摆的扭转系数解方程组00'10122ITKITKIppìïï=ïïïíï+ï=ïïïîÞ2'122104KITTp=-'211118Imd=6测量刚体转动惯量方案定标后的实测–测总周期T总–计算I总–计算I待测体无托盘时测量：总总总总2224IKTITKpp=Þ=总待测体0III=-支架待测体224KITIp=-7实验仪器扭摆构造数字毫秒计8仪器组成仪器组成部分待测物体9仪器组成扭摆构造放待测物体垂直轴螺旋弹簧底脚螺丝支架底座金属托盘10仪器组成数字毫秒计按“功能”选扭摆，按“执行”开始记时，为10个周期时间，按“查询”可知各次测量的周期值Ci及平均值CA。按“返回”，回最初状态。按“复位”，清除全部数据11实验内容1.调整扭摆底座的底角螺丝，使水准仪的气泡居中。122.装载物盘，调整光电探头位置，使载物盘的挡光杆处于缺口中央（不要接触）。用数字毫秒计测摆动周期T0。133.测出塑料圆柱、金属圆筒及实心球摆动周期T1、T2、T3，计算转动惯量，以及与理论值的百分差。144.滑块对称地放置在细杆两边的凹槽内（滑块质心离转轴的距离分别为5.00cm、25.00cm），测定细杆的摆动周期，计算转动惯量，验证平行轴定理15注意事项–由于弹簧的扭转系数K值不是固定常数，它与摆角略有关系，摆角在900左右时基本相同，在小角度时变小，为了降低实验时由于摆动角度变化过大带来的系统误差，在测定各种物体的摆动周期时，摆角不宜过小，摆幅也不宜变化过大。–光电探头宜放置在挡光杆的平衡位置处，拦光杆不能和它相接触，以免增大摩擦力矩。–机座应保持水平状态。–圆柱、圆筒放置时要放正不可斜放。16已知数据：塑料圆柱：m=0.7095KgD=10.000cm实心球：m=1.197KgD=11.544cm金属圆筒：m=0.7186KgD外=10.001cmD内=9.373cm金属细杆：m=0.1321Kgl=61.00cm小圆柱：m＝239g数据处理17表格118数据处理表格2