文档介绍：课题用三线摆测物理的转动惯量教学目的1、了解三线摆原理,并会用它测定圆盘、圆环绕对称轴的转动惯量;2、学会秒表、游标卡尺等测量工具的正确使用方法,掌握测周期的方法;3、加深对转动惯量概念的理解。重难点1、理解三线摆测转动惯量的原理;2、掌握正确测三线摆振动周期的方法。教学方法讲授、讨论、实验演示相结合学时3个学时一、前言转动惯量是刚体转动惯性的量度,它的大小与物体的质量及其分布和转轴的位置有关对质量分布均匀、形状规则的物体,通过简单的外形尺寸和质量的测量,就可以测出其绕定轴的转动惯量。但对质量分布不均匀、外形不规则的物体,通常要用实验的方法来测定其转动惯量。三线扭摆法是测量转动惯量的优点是:仪器简单,操作方便、精度较高。二、实验仪器三线摆仪,游标卡尺,钢直尺,秒表,水准仪三、实验原理1、原理简述:将三线摆绕其中心的竖直轴扭转一个小小的角度,在悬线张力的作用下,圆盘在一确定的平衡位置左右往复扭动,圆盘的振动周期与其转动惯量有关。悬挂物体的转动惯量不同,测出的转动周期就不同。测出与圆盘的振动周期及其它有关量,就能通过转动惯量的计算公式算出物体的转动惯量。2、转动惯量实验公式推导如图,将盘转动一个小角,其位置升高为,增加的势能为;当盘反向转回平衡mghh?最大,圆盘具有转动动能:位置时,势能,此时,角速度0?E2?/J2E?00则根据机械能守恒有:2?/?J2mgh(1)00?mJ为盘过平衡位置时的瞬时角速度,上式中的为圆盘的质量,。?的关系为:很小时,视圆盘运动为简谐振动,角位移与时间当圆盘扭转的角位移t????(2))?t/?Tsin(200???22d???)???cos(t0TTdt00经过平衡位置时最大角速度为?2???00T0?将代入(1)式整理后得02gTm00hJ?022??20式中的是下盘角位移最大时重心上升的高度。h?点的投影点由点变为由图可见,下盘在最大角位移点,即时,上盘CDB,BD?h?CD?BC2AABB??A?2'D?ABB?'22co2?r?Rr??(0',考虑到B?AABBC?BD?2H所以22??)?cosRr(1Rr?BCBD2002sin????hBC?BDBC?BDHH2????sin,有很小,用近似公式因为0002?Rr0h?2H'OO轴转动的实验公式代入式,即得到圆盘绕将hmgRr20T?J002?H4'OOm的圆环后,测出系统的转轴的转动惯量为设待测圆环对。圆盘上放置质量为J动周期,则盘、环总的转动惯量为T(m?m)gRr20TJJ??02?,便得到待测圆环的转动惯量的实验公式gRr22]mTmJ?)T?[(m?0002?H4四、实验内容及步骤1、调节三线摆立柱脚底螺钉,观察重锤,从立柱两侧观察锤线应与立柱平行,此时立柱已铅直。2、置水准器于下圆盘中心,调节三悬线长度,使圆盘水平。3、轻轻启动上盘,使动盘在悬线扭力的作用下作扭转运动,并使某一根悬线已小镜的中心线为平衡位置扭动。),在悬线5度(相当于盘上一点的直线运动距离约8mm4、待动盘扭动稳定,夹角约然后悬线以相同方向每经过平衡位置一次,数一个周经过平衡位置的瞬间按下秒表。次。50个周期的时间,重复5期,数到50个周期时按停秒表,记下摆动、用钢尺从五个不同位置测量定动盘之间的间距五次。5。4、56、圆环置于圆盘