文档介绍：用扭摆法 测物体的转动惯量
理学院物理实验教学中心
张晓俊助教
7/27/2017
物理实验
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。
7/27/2017
物理实验
常见规则刚体的转动惯量
7/27/2017
物理实验
1、了解用扭摆测量弹簧扭转常数的方法;
2、掌握形状规则几何体(刚体)转动惯量的测量方法;
3、验证转动惯量平行轴定理。
实验目的
7/27/2017
物理实验
用游标卡尺测量实心塑料圆柱体的外径、空心金属圆筒的内外径。
测定扭摆的扭转常数K。
测定空心金属圆筒、实心球体与金属细长杆的转动惯量,并于理论计算值比较,求相对误差。
改变滑块在金属细杆上的位置,验证转动惯量的平行轴定理。
实验内容
7/27/2017
物理实验
塑料圆柱体
实心球体
周期测定仪
光电探头
空心金属圆柱体
载物盘
水平仪
挡光杆
游标卡尺
金属杆
滑块
夹具
实验仪器
7/27/2017
物理实验
令
弹簧恢复力矩:
转动定律:
得,
微分方程的解:
周期:
实验原理
7/27/2017
物理实验
K的测量
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
7/27/2017
物理实验
平行轴定理
7/27/2017
物理实验
塑料圆柱体、空心金属圆筒、实心球体和金属细杆、载物盘。
滑块质量为:
实心球体的质量为:
金属细杆的质量为:
待测刚体
7/27/2017
物理实验