扭擺法測定物體的轉(zhuǎn)動慣量實(shí)驗(yàn)報告_第1頁
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1、扭擺法測定物體的轉(zhuǎn)動慣量扭擺法測定物體的轉(zhuǎn)動慣量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?.測定扭擺的儀器常數(shù)(彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù))K。2.測定熟料圓柱體、金屬圓筒、木球與金屬細(xì)長桿的轉(zhuǎn)動慣量。3.驗(yàn)證轉(zhuǎn)動慣量的平行軸定理。二、實(shí)驗(yàn)器材二、實(shí)驗(yàn)器材扭擺、轉(zhuǎn)動慣量測試儀、金屬圓筒、實(shí)心塑料圓柱體、木球、驗(yàn)證轉(zhuǎn)動慣量平行軸定理用的金屬細(xì)桿(桿上有兩塊可以自由移動的金屬滑塊)、游標(biāo)卡尺、米尺托盤天平。三、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)原理1.測量物體轉(zhuǎn)動慣量的構(gòu)思與原理將物體

2、在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)過以角度θ后,在彈簧的恢復(fù)力矩作用下物體就開始繞垂直軸作往返扭轉(zhuǎn)運(yùn)動。更具胡克定律,彈簧受扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的恢復(fù)力矩M與所轉(zhuǎn)過的角度θ成正比,即MK???式中K為彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)。若使I為物體繞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量,β為角加速度,由轉(zhuǎn)動定律可得MI??MKII?????令,忽略軸承的磨察阻力距,得2KI??222ddt???????上式表示扭擺運(yùn)動具有角簡諧振動的特性,角加速度與角位移成正比,且方向相反。方程的解為cos()At?????

3、式中A為簡諧振動的角振幅,為初相位角,為角速度。諧振動的周期為??22ITK?????由上式可知,只要通過實(shí)驗(yàn)測得物體扭擺的擺動周期,并在I和K中任何一個量已知時即可計算出另外一個量。本實(shí)驗(yàn)使用一個幾何形狀規(guī)則的小塑料圓柱,它的轉(zhuǎn)動慣量可以根據(jù)質(zhì)量和幾何尺寸用理論公式直接計算得到,將其放在扭擺的金屬載物盤上,通過測定其在扭擺儀上擺動時的周期,可算出儀器彈簧的K值。若要測定其他形狀物體1.熟悉扭擺的構(gòu)造及使用方法,熟悉轉(zhuǎn)動慣量測試儀的使用

4、方法。2.測出塑料圓柱體的外徑,金屬圓筒的內(nèi)、外徑,木球直徑,金屬細(xì)長桿長度及個物體質(zhì)量(各測量3次)。3.調(diào)整扭擺基座底腳螺絲,使水平儀的氣泡位于中心。4.裝上金屬載物盤,調(diào)整光電探頭的位置使載物盤上的擋光桿處于其缺口中央且能遮住發(fā)射、接受紅外光線的小孔。測定擺動周期。0T5.將塑料圓柱體垂直放在載物盤上,測定擺動周期。1T6.用金屬圓筒代替塑料圓柱體,測定擺動周期。3T7.取下載物盤、裝上木球,測定擺動周期(在計算木球的轉(zhuǎn)動慣量時,

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