文档介绍：用三线摆测量刚体的转动惯量
[实验目的]
1、掌握正确测量长度、质量及时间的方法;
2、学会用三线摆测量圆盘及圆环对中心轴的转动惯量;
3、通过测量结果与理论值比较,进一步加深对转动定律的理解.
[实验仪器]
三线扭摆、多功能数字毫秒仪、水准仪、电子天平、游标卡尺、钢板尺、样品(圆柱体、圆环).
[实验原理]
、下圆盘均处于水平,,,且略去空气阻力时,:
图1 三线摆实验装置图
(1)
式中为下盘的质量;、分别为上下悬点离各自圆盘中心的距离;为平衡时上下盘间的垂直距离;为下盘作简谐运动的周期,为重力加速度(沈阳地区).
将质量为的待测物体放在下盘上,:
(2)
待测物体绕中心轴的转动惯量为:
(3)
因此,通过长度、质量和时间的测量,便可求出刚体绕某轴的转动惯量.
[实验内容与步骤]
1、测量质量
记录下圆盘质量(悬盘上有标记),并用电子天平称量圆柱体和圆环的质量.
2、测量尺寸
用游标卡尺测量下圆盘的直径,圆柱体的直径和圆环的内外直径,、下圆盘之间的垂直距离H,,如图所示,用钢板尺分别测出,,及,,,算出和,则上圆盘半径,下圆盘半径.
3、测周期
(1)首先调上圆盘水平,再调下圆盘水平.
(2)调节霍尔探头的位置,使其恰好在悬盘下面粘着的小磁钢的下方6~8mm,此时计时仪的低电平指示灯亮.
(3)调节计时仪的预置次数为40,,待悬盘作稳定的扭转摆动后,按RESET键测出摆动20个周期的时间,分别记录圆盘的转动周期、圆柱体及圆环的转动周期、.重复3次,.
4、根据转动惯量的计算公式分别计算出圆盘和圆环对中心轴的转动惯量并与理论值比较.
[注意事项]
1、下圆盘启动后应复原到起始位置.
2、下圆盘悬盘扭转角小于.
3、下圆盘悬盘只能扭转不能晃动.
数据表格
上圆盘、下圆盘的几何参数及间距
测量项目
D/cm
H/cm
a/cm
b/cm
测量次数
1
2
3
圆柱体和圆环周期的实验测定数据
测量项目
下圆盘
(质量mo= g)
圆环
(质量m1=