文档介绍：物理实验报告
【实验名称】:用扭摆法测量物体的转动惯量
【班级】:材料0902班【日期】:
【姓名】:丁明帅【学号】:40940400
目的要求:
【实验目的】
学****用扭摆测定刚体转动惯量的方法。
测定几种规则形状物体的转动惯量,并与理论值进行比较,考查所用实验装置的可靠性与准确性。
转动惯量平行轴定理。
【实验原理】:
1:测量刚体转动惯量时,一般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之间的关系,进行转换测量。
2:本实验中首先使用一个几何形状规则的物体(其转动惯量可以根据物体质量和几何尺寸用理论公式计算得到)测量计算出仪器弹簧的扭转常数K值。测定其它的物体的转动惯量时,只需要将待测物体安放在仪器顶部的各种夹具上,测定摆动周期,由式
即可算出物体的绕转动轴的转动惯量。
3:弹簧扭转常数K的测定:
将一个几何形状规则的物体(例如圆柱体)放在金属载物圆盘上。设为金属载物圆盘绕转轴的转动惯量,为物体绕转轴的转动惯量的理论值,T0为金属载物圆盘的摆动周期,T1为物体放在金属载物圆盘上时测得的摆动周期,由式
得
或
则弹簧扭转常数
4:刚体平行轴定理:
对于不同的转轴,同一刚体的转动惯量不同。刚体转动平行轴定理描述了一个刚体对不同的轴的转动惯量之间的一般关系:以
m表示刚体的质量,以表示它通过其质心C的轴的转动惯量,若另一个轴与此轴平行且相距为d,则此刚体对于后一轴的转动惯量为
【实验内容与测量】
实验内容:
熟悉扭摆的构造和使用方法,掌握周期测定仪的正确使用要领。
测定扭摆的仪器常数(弹簧的扭转常数)K。
测定塑料圆柱、金属圆筒、球体与金属细长杆的转动惯量,并与理论计算值进行比较,求百分差。
验证转动惯量平行轴定律。
实验步骤:
用游标卡尺分别测出塑料圆柱体的直径,金属圆筒的内外径,球体直径(各测量三次);用卷尺测量金属细长杆的长度(测量三次);用天平称出塑料圆柱体、金属圆筒、球体和金属细杆的质量。
调整扭摆基座底脚螺钉,使水准泡中气泡居中。
装上金属载物盘,调整光电探头的位置,使载物盘上挡光杆处于其缺口中央,且能遮住发射、接收红外光线的小孔,测定金属载物盘摆动10个周期所用的时间3次,然后以平均值计算摆动周期。
将塑料圆柱体垂直放在载物盘上,测定塑料圆柱摆动10个周期所用的时间3次,然后以平均值计算摆动周期,由圆柱体的转动惯量理论计算公式
计算圆柱体的转动惯量理论值,
、
分别得到扭摆的仪器常数(弹簧的扭转常数)K和金属载物盘的转动惯量实验测量值。
用与上