文档介绍：2021
文档名
Those who adhere to the principles of wisdom, have right attitudes, and true to their words and discharge the
2021
文档名
Those who adhere to the principles of wisdom, have right attitudes, and true to their words and discharge their duties with responsibility are loved by people.
前言
转动惯量是描述刚体转动惯性大小的物理量，是研究和描述刚体转动规律的一个重要物理量。
它不仅取决于刚体的总质量，而且与刚体的形状、质量分布以及转轴位置有关。
对于质量分布均匀、具有规则几何形状的刚体，可以通过数学方法计算出它绕给定转动轴的转动惯量。
对于质量分布不均匀、没有规则几何形状的刚体，用数学方法计算其转动惯量是相当困难的，通常要用实验的方法来测定其转动惯量。
实验目的
理解转动惯量的概念和平行轴定理的物理意义。
观察刚体的扭转摆动现象，了解和掌握测量刚体转动惯量的原理和方法。
验证转动惯量的平行轴定理。
光电门
螺旋弹簧
金属托盘
底脚螺丝
支架底座
周期测定仪
实验仪器
实验原理
物体装在一扭摆弹簧上，根据虎克定律，当物体在水平面内转过θ角后弹簧产生恢复力矩 M ：
在此力矩作用下物体转动，由转动定律 有
令
得刚体扭摆运动的微分方程：
实验原理
可知，扭摆运动具有简谐振动的特性，振动周期为：
如果已知 K，则测得周期 T 就可以计算得转动惯量 I。
如何求出弹簧的扭转系数K ?
测定扭摆的扭转系数
设金属载物盘绕垂轴的转动惯量是 I0，测出其摆动周期为 T0，则
待测物圆柱对其质心轴的转动惯量理论值为 I1，测出其与载物盘的复合体摆动周期为 T ，则
由前两式可得到
实验内容
计算各物体转动惯量的理论值
根据各待测物转动惯量计算公式，测量各物体有关几何尺寸及质量，各测量三次取平均值。
扭转常数K的确定
①调整扭摆基座底角螺丝，使水准仪中的气泡居中。
②装上金属载物盘，并调整光电探头的位置，使载物盘上的挡光杆处于其缺口中央且能遮住发射、接收红外光线的小孔，测定其摆动周期T0。
③将塑料圆柱体垂直放在载物盘上，测定摆动周期T1。 ④由T0 、T1及塑料圆柱转动惯量的理论值I1计算扭摆的扭转常数K。
实验内容
测量金属圆筒、球体及金属细杆的转动惯量，计算出各待测物的转动惯量的实验值，并与理论值比较，计算二者的百分误差。
验证平行轴定理
将滑块对称地放置在细杆两边的凹槽内，,,,,，分别测定细杆的摆动周期，计算滑块在不同位置时的转动惯量(计算时应扣除支架的转动惯量)，并与理论值比较，计算百分误差。