文档介绍：【实验名称】刚体转动实验
【目的要求】
测定刚体的转动惯量,用实验方法检验刚体的转动定理和平行轴定理;
观测刚体的转动惯量随其质量, 质量分布及转动轴线不同而改变的状况;
用作图法和最小二乘法处理数据——曲线改直.
【仪器用具】
刚体转动实验装置, 停表(分度值: ), 砝码(), 电子游标卡尺(量程: 125mm), 钢卷尺(量程: 1m 分度值: 1mm).
【实验原理】
根据刚体转动定律, 当刚体绕固定轴转动时, 有:
(2)
期中M为刚体所受合力距, I为物体对该轴的转动惯量, β为角加速度. 刚体所受外力距为绳子给予的力矩Tr和摩擦力Mμ, 其中T为绳子张力, 与OO’相垂直, r为塔轮的绕线半径. 当略去滑轮及绳子质量并认为绳长不变时, m以匀加速度a下落. 并有:
(3)
其中g为重力加速度, 砝码m由静止开始下落高度h所用时间t, 则:
(4)
又因为:
(5)
由, 有:
(6)
在试验过程中保持, 则有:
(7)
若Mμ, 略去Mμ, 则有:
(8)
Mμ不能忽略, 根据, 保持r, h以及m0的位置不变, 改变m, 测出相应的下落时间t, 并保持Mμ不变, 则有:
(9)
其中, .
Mμ不能忽略, 根据, 保持h, m以及m0的位置不变, 改变r, 测出相应的下落时间t,并保持Mμ不变, 则有:
(10)
其中, .
【实验内容】
调节实验装置(略)
选, 将m0放在位置(5, 5’), 将m从一固定高度由静止开始下落, 下落距离为h, 改变m, , 到为止. 用停表测t, 三次取平均.
将m0放在位置(5, 5’), 维持, 改变r, 取r = , , , , , 用停表测t, 三次取平均.
【实验数据处理】
保持r, h以及m0的位置不变, 改变m.
Table 1 和的关系 h = cm r = cm
m/g
t1/s
t2/s
t3/s
/s
-2/s-2

结果作图:
使用最小二乘法处理数据, 得到拟合直线的方程为:
相关系数为:
由公式, 取:
保持h, m以及m0的位置不变, 改变r.
Table 2 和的关系 h = cm m = g
r/cm
t1/s
t2/s
t3/s
/s
-2r-1/s-2cm-1