文档介绍：中南大学物理实验报告介绍: 1. 小立镜:用于反射激光至挡屏,观察扭摆角度,方向垂直于激光方向摆放。 2. MUJ-6B 电脑通用计数器:用于记录周期。其精度可以达到 级别,可以有效提高实验的精度。在计算周期的时候,将功能键调整到周期一档,然后通过长按转换键,调整需要记录的周期数。 3. 激光器: 在将激光器通过水准仪调平之后,使光线水平发射到小立镜处反射到挡屏。 4. 光电门:配合 MUJ-6B 电脑通用计数器记录每次挡光小纸片经过光电门的时间间隔。 5. 自制纸质挡屏:挡屏朝向三线摆仪的面与圆盘中心的距离为一米,然后通过找5 度的角度找到挡屏上对应的点,并在位置处画线以示标记。具体的实验仪器组合为: 四. 实验步骤 1. 按照普通方法测量周期等物理量。 2. 通过借用米尺,使三条摆线等长,然后将水准仪放到圆盘上,通过调整底座,使水准仪的气泡处于中间位置。 2. 在三线摆下圆盘上放置宽 l 厘米、高 3 厘米的矩形玻璃小镜。让小镜的竖直中心轴与三线摆扭转轴重合。距小镜一定距离处放置一长度 45 厘米、宽 20 厘米的挡屏( 硬纸板盒) ,挡屏正面正对镜面,屏背面放置一激光源,在屏正中间开一窄缝,使激光束能通过窄缝照在小镜上,从小镜面反射的光束照在屏上,屏上窄缝两侧画有对称线,对称线根据小镜的距离所画。这样当光点在距离 s= 6 摆角不超过 5 度。 3. 调整激光器的高度和水平,通过垫高和水准仪不断调整,使激光器水平照射到三线摆仪圆盘上的小镜子上,然后调整挡屏的位置,使激光正好从缝中穿过,并有光线反射投影在挡屏之上。 4. 在圆盘上粘贴上一个挡光片,然后将光电门安置在桌面,使挡光片和光电门有充分长的重合部分,使之完全挡光。 5. 将光电门与 MUJ-6B 电脑通用计数器连接。 6. 打开激光器,通过观察挡屏上光点的位置确认圆盘完全静止。然后使圆盘进行扭转,通过调整和观察光点位置使扭摆角度小于5 度。 7. 然后使用 MUJ-6B 电脑通用计数器在测量周期的时候,将功能键调整到周期一档,然后通过长按转换键,调整需要记录的周期数,然后在这个数的基础上,数字不断减少,直到为零时读出所有数量周期的总时间。然后我们选择不同的周期数,对其进行精确测量。五. 数据处理下面是某个实验最终算出的数据: 图片已关闭显示,点此查看上表中不确定度的计算结果表明, 周期 T0 和T 的不确定度在转动惯量的最终不确定度中占的比重最大, 它们的相对不确定度之和为 8· 38%, 占 Er(I) 的比例为 99· 8%, 可见周期的不确定度是最终不确定度的主要来源。因此, 提高周期的测量精度对降低转动惯量的不确定度具有重要意义。在周期的相对不确定度中,A 类不确定度占的权重均要比 B 类不确定度大, 说明三线摆在摆动过程中, 周期变化较大,而能引起周期变化较大的原因可能是三线摆的调节没有达到测量要求; 或是由于三线摆摆幅过大, 测量过程中摆幅会逐渐衰减, 而周期也会随着摆幅的衰减产生较大的波动所致。所以在测量周期前, 三线摆上下圆盘应调节至完全水平, 并且摆线长度应远大于圆盘直径。在测量时, 应尽量使三线摆绕中心轴 OO ′转动, 摆角控制在 5° 以内, 且待三线摆的转动稳定以后再计时,并控制好测量的周期次数。下面对其进行具体分析: 转动惯量是刚体在转动中惯性大小的量度,它与刚体的总质量、形状和转轴的位置有关。对于形状较简单的刚体,可以通过数学方法计算出它绕特定轴的转动惯量。但是,对于形状较复杂的刚体,用数学方法计算它的转动惯量非常困难,故大都用实验方法测定。由于三线摆具有结构简单、操作简便、比较实用等优点,因此实用较广泛。但是在做该实验时,往往出现实验结果与理论值比较的误差较大,所以我们通过新的方法对其进行改进,加大精度,减小误差图片已关闭显示,点此查看六. 分析与讨论实验结果 1. 实验过程中遇到的问题及解决方法在实验开始阶段,我们最先遇到的问题就是仪器整体的摆放问题,由于其中挡屏朝向三线摆仪的那面与圆盘中心要求一米,而且所有物品需要水平放置,并要激光器发射点与镜面在水平线上,而难以找到合适的位置。由于实验条件所限,不能使其完全达到标准,且没有够长的桌面,所以我们选用两张桌子拼起,并找一些相对几何形状比较规则的物品来垫高,在加上水准仪的而配合,简略地完成了仪器的摆放安置工作。在准备阶段,首先要进行调平工作。开始阶段,我们只是调节底座,使圆盘水平,但后来发现,这样无法保证三条摆线的等长, 所以我们先通过米尺调整三条摆线等长,再调节底座,使圆盘水平,这样就保证了实验的要求。然后在激光器和镜子的摆放上,开始阶段,我们只是用激光照射到镜子上,但这样不能使激光水平反射,没有反射到挡屏上,所以我们经过不断调整使激光器基本保持水平,达到预期要求