文档介绍：word
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大学物理仿真实验报告
电子3班
实验名称：刚体的转动惯量的研究
实验简介
在研究摆的重心升降问题时，惠更斯发现了物体系的重心与后来欧勒称之为转动惯量的量。转动惯量是表征刚体转动惯性大小的物理量，它与刚体的质量、质量相对于转轴的分布有关。
本实验将学习测量刚体转动惯量的根本方法，目的如下：
1．用实验方法验证刚体转动定律，并求其转动惯量；
2．观察刚体的转动惯量与质量分布的关系
3．学习作图的曲线改直法，并由作图法处理实验数据。
实验原理
1．刚体的转动定律
具有确定转轴的刚体，在外力矩的作用下，将获得角加速度β，其值与外力矩成正比，与刚体的转动惯量成反比，即有刚体的转动定律：
M = Iβ (1)
利用转动定律，通过实验的方法，可求得难以用计算方法得到的转动惯量。
2．应用转动定律求转动惯量
如下列图，待测刚体由塔轮，伸杆与杆上的配重物组成。刚体将在砝码的拖动下绕竖直轴转动。
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设细线不可伸长，砝码受到重力和细线的力作用，从静止开始以加速度a下落，其运动方程为mg – t=ma，在t时间下落的高度为h=at2/2。刚体受到力的力矩为Tr和轴摩擦力力矩Mf。由转动定律可得到刚体的转动运动方程：Tr - Mf = Iβ。绳与塔轮间无相对滑动时有a = rβ，上述四个方程得到：
m(g - a)r - Mf = 2hI/rt2 (2)
Mf与力矩相比可以忽略，砝码质量m比刚体的质量小的多时有a<<g，
所以可得到近似表达式：
mgr = 2hI/ rt2 (3)
式中r、h、t可直接测量到，m是试验中任意选定的。因此可根据〔3〕用实验的方法求得转动惯量I。
3．验证转动定律，求转动惯量
从〔3〕出发，考虑用以下两种方法：
A．作m – 1/t2图法：伸杆上配重物位置不变，即选定一个刚体，取固定力臂r和砝码下落高度h，〔3〕式变为：
M = K1/ t2 (4)
式中K1 = 2hI/ gr2为常量。上式明确：所用砝码的质量与下落时间t的平方成反比。实验中选用一系列的砝码质量，可测得一组m与1/t2的数据，将其在直角坐标系上作图，应是直线。即假如所作的图是直线，便验证了转动定律。
从m – 1/t2图中测得斜率K1，并用的h、r、g值，由K1 = 2hI/ gr2求得刚体的I。
B．作r – 1/t图法：配重物的位置不变，即选定一个刚体，取砝码m和下落高度h为固定值。将式〔3〕写为：
r = K2/ t 〔5〕
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式中K2 = (2hI/ mg)1/2是常量。上式明确r与1/t成正比关系。实验中换用不同的塔轮半径r，测得同一质量的砝码下落时间t，用所得一组数据作r－1/t图，应是直线。即假如所作图是直线，便验证了转动定律。
从r－1/t图上测得斜率，并用的m、h、g值，由K2 = (2hI/ mg)1/2求出刚体的I。
实验容
：调节转轴垂直于水平面
调节滑轮高度，使拉线与塔轮轴垂直，并与滑轮面共面。选定砝码下落起点到地