文档介绍：曲阜师范大学试验汇报
试验日期: . 试验时间: 8: 30-12: 00
姓名: 方小柒 学号: **********
年级: 19级 专业: 化学类
试验题目: 三线摆测刚体转动惯量
试验目:
。
、 长度、 质量等基础物理量测量方法以及仪器水平调整。
试验仪器:
三线摆, 待测物体（圆环和两个质量和形状相同圆柱）, 游标卡尺, 米尺, 电子秒表, 水平仪
试验原理:
转动惯量是物体转动惯性量度, 物体对某轴转动惯量越大, 则绕该轴转动时, 角速度就越难改变。
三线摆装置如图所表示, 上下两盘调成水平后, 两盘圆心在同一垂直线O1O2上。下盘可绕中心轴线O1O2扭转, 其扭转周期T和下盘质量分布相关, 当改变下盘质量分布时, 其绕中心轴线O1O2扭转周期将发生改变。
三线摆就是经过测量它扭转周期去求任意质量已知物体转动惯量。
三摆线示意图
当下盘转动角度 θ很小, 且略去空气阻力时, 悬线伸长不计, 扭摆运动可近似看作简谐运动。依据能量守恒定律和刚体转动定律均能够得出物体绕中心轴OO′转动惯量:
下盘: J0=
下盘+圆环: J1=
圆环: J= J1- J0=
(条件: θ≤5°, 空气阻力不计, 悬线伸长不计 , 圆环与下盘中心重合）
所以, 经过长度、 质量和时间测量, 便可求出刚体绕某
轴转动惯量。
试验内容:
。
, 并验证平行轴定理
(1)测定仪器常数H、 R、 r
合适选择测量仪器和用具, 减小测量不确定度。 自拟试验步骤, 确保三线摆上、 下圆盘水平, 是仪器达成最好测量状态。
(2)测量下圆盘转动惯量
线摆上方小圆盘, 使其绕本身转动一个角度, 借助线张力使下圆盘作扭摆运动, 而避免产生左右晃动。 自己确定测量下圆盘转动惯量方法。
(3)测量圆环转动惯量
盘上放上待测圆环, 注意使圆环质心恰好在转动轴上, 测量圆环质量和内、 外直径。 利用公式求出圆环转动惯量。
(4)验证平行轴定理
将质量和形状尺寸相同两金属圆柱体对称地放在下圆盘上。测量圆柱体质心到中心转轴距离。计算圆柱体转动惯量。
试验步骤:
Ⅰ、 步骤简述: 一、 测三线摆空盘转动惯量:
1．调整仪器: 使用水平仪, 调整上盘和下盘使它们保持水平。
2．分别测出上盘、 下盘半径r, R, 以及两盘之间高度H。
3．开启振动和测量周期: 用秒表测出10次全振动所需时间, 反复5次, 计算出 平均周期。
4．利用测得周期, 带入 计算。
5．与圆盘理论值比较, J0=m0R2/2, 求出相对误差。
二、 测圆环转动惯量:
1．把圆环放在下盘中, 注意使环质心恰好在转动轴上, 反复以上步骤, 测出载有圆环转动周期, 依据公式计算转动惯量。
2．用游标卡尺分别测出圆环内、 外半径R内和R外, 计算理论结果J理论=(R内2 + R外2)m/2。
3．将试验值和理论值相比较, 给出相对误差。
Ⅱ、 线上操作:
正式开始试验:
开始试验后, 从试验仪器栏中点击拖拽仪器至试验台上。三线摆本身无法删除。开始时试验仪器已经摆好在试验桌上。
将试验仪器栏, 试验提醒栏和试验内容栏展开, 将鼠标移至仪器各部分均会显示说明信息。双击其左上部系统菜单图标关闭仪器图片窗口, 在试验仪器列表窗口双击其左上部系统菜单图标关闭之。
三线摆
双击桌面上三线摆小图标, 弹出三线摆操作窗体, 包含三线摆振动系统、 两个圆柱体、 圆环、 水平仪等。
水平调整界面
将水平仪拖动到三线摆支架上方或下圆盘中, 观察三线摆是否水平, 以下图:
能够经过三线摆支架下方两个调整旋钮调整支架上方水平, 三线摆上圆盘上方六个旋钮调整下圆盘水平。当调整下圆盘水平时, 要先将水平调整开关打开。
米尺测量上圆盘悬点之间距离
双击桌面上米尺后, 出现米尺操作主界面, 以下图:
选择“上圆盘悬点之间距离”, 以下图所表示:
能够经过点击米尺上选择方向图标来旋转改变米尺角度。记下各个悬点之间距离。同理, 测量下圆盘悬点之间距离。在测量下圆盘悬点之间距视图中, 有一个放大区域, 有利于清楚地读出刻度数, 以下图:
测量出各个悬点之间距离, 填入表中。再用米尺测量出上下圆盘之间距离, 该步骤在米尺主界面中完成, 以下图:
能够拖动该图左边白色矩形框, 右边同时放