文档介绍：实验2—10 扭摆法测物体的转动惯量
【引言】
转动惯量是刚体转动时惯性大小的量度，是表明刚体特性的一个物理量。刚体相对于某转轴的转动惯量，是组成刚体的各质元质量与它们各自到该转轴距离平方的乘积之和。
刚体的转动惯量与以下因素有关：
刚体的质量：各种形状刚体的转动惯量都与它自身的质量成正比；
转轴的位置：并排的两个刚体的大小、形状和质量都相同，但转轴的位置不同,转动惯量也不同；
质量的分布：质量一定、密度相同的刚体,质量分布不同（即刚体的形状不同）转动惯量也不同.
如果刚体形状简单，且质量分布均匀，可以直接计算出它绕特定转轴的转动惯量。对于形状复杂，质量分布不均匀的刚体,计算将极为复杂,通常采用实验方法来测定，例如机械部件、电动机转子和枪炮的弹丸等。
转动惯量的测量，一般都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的关系,进行转换测量。本实验使物体做扭转摆动，由摆动周期以及其它参数的测定计算出物体的转动惯量。
在国际单位制中，转动惯量的单位是（千克·米2)。
【实验目的】
测定弹簧的扭转常数
用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量,并与理论值进行比较
验证转动惯量平行轴定理
【实验仪器】
扭摆附件为塑料圆柱体金属空心圆筒实心球体金属细长杆(两个滑块可在上面自由移动）数字式定数计时器数字式电子秤
图2-10-1
【实验原理】
扭摆的构造如图2-10—1所示，在垂直轴1上装有一根薄片状的螺旋弹簧2,用以产生恢复力矩。，以降低磨擦力矩。3为水平仪，用来调整系统平衡.
将物体在水平面内转过一角度后，在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。根据虎克定律，弹簧受扭转而产生的恢复力矩与所转过的角度成正比，即
（2—10—1）
式中，为弹簧的扭转常数,根据转动定律

式中，为物体绕转轴的转动惯量,为角加速度，由上式得
(2-10-2）
令，忽略轴承的磨擦阻力矩，由（2-10-1）、（2-10—2）得

上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性，角加速度与角位移成正比，:
(2-10—3）
式中，为谐振动的角振幅,为初相位角，为角速度，此谐振动的周期为
(2—10—4）
由（2—10-4）可知，只要实验测得物体扭摆的摆动周期，（2-10—4）可得出
或 (2-10-5）
为金属载物盘绕转轴的转动惯量，为另一物体的转动惯量理论值，该物体为质量是