文档介绍：大学物理实验报告
专业班级:自动化0222
姓名: *******
学号:08033333333
日期:
实验设计思想和实现方法
(1)基本原理
转动惯量的测量,基本实验方法是转换测量,使物体以一定的形式运动,通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量的关系,进行转换测量。
实验中采用扭摆法测量不同形状物体的转动惯量,就是使物体摆动,测量摆动周期,通过物体摆动周期T与转动惯量I的关系来测量转动惯量。
扭摆的构造
1-垂直轴,2-蜗簧,3-水平仪
(2)间接比较法测量,确定扭转常数K
已知标准物体的转动惯量I1,被测物体的转动惯量I0;被测物体的摆动周期T0,标准物体的摆动周期T1。通过间接比较法可测得
也可以确定出扭转常数K
定出仪器的扭转常数k值,测出物体的摆动周期T,就可计算出转动惯量I。
(3)“对称法”验证平行轴定理
平行轴定理:若质量为m的物体(小金属滑块)绕通过质心轴的转动惯量为I0时,当转轴平行移动距离x时,则此物体的转动惯量变为I0+mx2。为了避免相对转轴出现非对称情况,由于重力矩的作用使摆轴不垂直而增大测量误差。实验中采用两个金属滑块辅助金属杆的对称测量法,验证金属滑块的平行轴定理。这样,I0为两个金属滑块绕通过质心轴的转动惯量,m为两个金属滑块的质量,杆绕摆轴的转动惯量I杆,当转轴平行移动距离x时(实际上移动的是通过质心的轴),测得的转动惯量
I=I杆+I0+mx2
两个金属滑块的转动惯量
Ix=I-I杆=I0+mx2
(4)光电转换测量周期
光电门和电脑计数器组成光电计时系统,测量摆动周期。光电门(光电传感器)由红外发射管和红外接受管构成,将光信号转换为脉冲电信号,送入电脑计数器测量周期(计数测量时间)。
实验名称
用扭矩摆法测定物体转动惯量
实验时间
实验地点
物理实验室302
实验类别
设计性实验
温度
18℃
湿度
54%RH
指导老师
成绩
实验目的
1. 学****用扭矩摆法测定物体转动惯量的基本原理。
2. 熟悉掌握TH-I型智能转动惯量实验仪的原理、使用方法。
实验仪器
扭摆、转动惯量测试仪、金属载物盘、塑料圆柱体、金属细杆、天平、砝码、游标卡尺、钢尺。
实心塑料圆柱体、验证转动惯量平行轴定理用的金属细杆,杆上有两块可以自由移动的金属滑块。
由主机和光电传感器两部分组成。
主机采用新型的单片机作控制系统,用于测量物体转动和摆动的周期,以及旋转体的转速,能自动记录、存贮多组实验数据并能够精确地计算多组实验数据的平均值。
光电传感器主要由红外发射管和红外接收管组成,将光信号转换为脉冲电信号,送入主机工作。因人眼无法直接观察仪器工作是否正常,但可用遮光物体往返遮挡光电探头发射光束通路,检查计时器是否开始计时和到预定周期数时,是否停止计时。为防止过强光线对光探头的影响,光电探头不能置放在强光下,实验时采用窗帘遮光,确保计时的准确。
TH-I型智能转动惯量实验仪的使用方法:
(1)调节光电传感器在固定支架上的高度,使被测物体上的挡光杆能自由地通过光电门,再将光电传感器的信号传输线插入主机输入端(位于测试仪背面)。
(2)开启主机电源,“摆动”指示灯亮,参量指示“P1”、数据显示为“一―――”。
(3)本机默认设定扭摆的周期数为10,如要更改,按“置数”键,显示“n=10”,按“上调”键,周期数依次加1,按“下调”键,周期数依次减1,周期数只能在1~20范围内任意设定,再按
“置数”键确认,显示“F1 end”,周期数一旦予置完毕,除复位和再次置数外,其它操作均不改变予置的周期数,但更改后的周期数不具有记忆功能,一旦切断电源或按“复位”键,便恢复原来的默认周期数。
(4)按“执行”键,数据显示为“”,表示仪器己处在等待测量状态,此时,当被测的往复摆动物体上的挡光杆第一次通过光电门时,仪器即开始连续计时,直至仪器所设定的周期数时,便自动停止计时,由“数据显示”给出累计的时间,同时仪器自行计算周期C1予以存贮,以供查询和作多次测量求平均值,至此,P1(第一次测量)测量完毕。
(5)按“执行”键,“P1”变为“P2”,数据显示又回至“”,仪器处在第二次待测状态,本机设定重复测量的最多次数为5次,即(P1,P2…P5)。通过“查询”键可知多次测量的周期值Ci,(i=1,2…5)以及它的平均值“CA”。
3. 数字式电子台秤
数字式电子台秤是利用数字电路和压力传感器组成的一种台秤。本实验所用的台秤,,分度值为1g,仪器误差为1g。使用前应检查零读数是否为“0”。若