文档介绍：深圳大学实验报告
课程名称: 大学物理实验
实验项目名称: 刚体转动惯量
学院: 医学院
专业: 生物医学工程
指导教师:
报告人: 学号: 班级:
实验时间:
实验报告提交时间:
教务处制
实验目的与要求:
掌握使用刚体转动惯量仪检验刚体的转动定律;
学会测定圆盘的转动惯量和摩擦力矩的方法;
学****一种处理实验数据的方法——作图法(曲线改直法);
验证平行轴定理。
实验仪器:
刚体转动惯量仪
使用方法
取走一个遮光细棒(实验中只需一个遮光细棒进行挡光计时),将剩下的一个固定在承物台直径的某一端,并只需接通转动惯量仪的一个光电门,随着转动体系的转动,遮光细棒将通过光电门不断遮光,光电门将光信号转变成电信号,送到毫秒计的计时器的输入端,进行计时,到达预置的角度θ时,即停止计时。
通用电脑毫秒计
使用方法
时间输入方法
接通电源,面板中A、B显示88-888888
按“* ”或“# ”键,面板显示P-0164,此时表明输入一个脉冲记时1次,可连续输入64个脉冲
再按一次“* ”或“# ”键,面板显示88-888888,此时仪器处于等待计时状态。
依次输入脉冲,够64个脉冲后停止计时,并把各个脉冲时间储存在机内。
取出时间方法
按“* ”或“# ”键,每按一次跳出一个时间,它的次序分别是1,2,…,64或64,64,…,1个脉冲所测的时间。若需取出其中某个脉冲的时间,按如下操作:例如按下数码01,表示第一脉冲输入,此时为计时开始,;按下数码06,表示时间是从计时开始时间,即第一个脉冲输入的时间到第6个脉冲输入的时间间隔,得到的显示为***.***,依此类推,可以把需要的所有时间取出,并可以反复取出。
按“ 9 ”键两次仪器就又处于准备计时状态,为下次计时作好准备,并清楚前次计时;按复位键,则回到始状态。
实验原理:
承物台和塔轮固结在一起,其对转轴的转动惯量用表示,若另有待测物体(圆盘或圆环),将其放在承物台上,其总的转动惯量用表示,则=+,若分别测出和,便可求出待测物体(圆盘或圆环)的转动惯量:=—
在外力矩和摩擦力矩的共同作用下,由转动定律得知:—=
式中:是转动体系的转动惯量,是角加速度,是下落砝码的质量,是绕线轮的半径。由式看出:测定转动惯量的关键是角加速度,这可由下述方法确定:
(=0)求出刚体的转动惯量和摩擦力矩
在恒力矩作用下,转动体系将作均匀变速转动,故有下列公式:
式中:θ是角位移,由毫秒计先预置好数N,再由式求出预置的角位移θ,同时毫秒计可测出转动不同的角位移θ所需的相应时间t。如果我们将随刚体一起转动的遮光细棒紧靠光电门,并从静止开始转动,即使初角速度= 0,则可推出:
用毫秒计查出所需相对应的转动时间,从而求出。并可得:
从而得出:,式中:,。
可见:和呈线性关系,以为纵坐标,以为横坐标,作出—曲线(这种处理数据的方法称为曲线改直法),如果各点的连线是一条直线,就验证了转动定律,并可由直线的斜率和在纵坐标轴上的截距C分别求出转动惯量和摩擦力矩为:
,。为求出,必须在同一张坐标纸上,分别作出空载时的—直线和载荷时的—直线,由图上分别准备读出、和、,再分别算出、和