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物体转动惯量的测量

物体转动惯量的测量. 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 。. 常见规则刚体的转动惯量. 实验目的. 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；

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物体转动惯量的测量

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Presentation Transcript

  1. 物体转动惯量的测量

  2. 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。

  3. 常见规则刚体的转动惯量

  4. 实验目的 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。

  5. 实验内容 • 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。

  6. 实验仪器 空心金属 圆柱体 光电探头 载物盘 实心球体 水平仪 周期测定仪 塑料圆柱体 挡光杆 游标卡尺 金属杆 滑块 夹具

  7. 实验原理 弹簧恢复力矩: 转动定律: 令 得, 微分方程的解: 周期:

  8. 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

  9. 平行轴定理

  10. 待测刚体 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：239.7g 实心球体的质量为：1135.5g 金属细杆的质量为：133.3g

  11. 仪器调水平 气泡居中

  12. 游标卡尺使用 读数:15.90mm

  13. 周期测定仪

  14. 由于弹簧的扭转常数K值不是固定常数，它与摆动角度略有关系，实验中摆角在90º左右为宜。 光电探头宜放置在挡光杆的平衡位置处，挡光杆不能和它相接触，以免增大摩擦力矩。 机座应保持水平状态。 圆柱、圆筒放置时要放正不可斜放。 在安装待测物体时，其支架必须全部套入扭摆主轴，并将止动螺丝旋紧，否则扭摆不能正常工作。 注意事项

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