2023年实验报告用扭摆法测定物体的转动惯量.docx

扭摆法测定物体的转动惯量实验原理：A1 .扭摆运动一一角简谐振动M=k6(1)(1)M = I尸此角谐振动的周期为(2) A式中，为弹簧的扭转常数式中，1为物体绕转轴的转动惯量。2 .弹簧的扭转系数的测定:A实验中用一个几何形状规则的物体，它的转动惯量可以根据它的质量和几何尺寸用理论公式直接计算得到，4再由实验数据算出本仪器弹簧的值。方法如下：1(A)测载物盘摆动周期，由(2)式其转动惯量为/ =720 4M ,a (2)塑料圆柱体放在载物盘上，测出摆动周期不，由(2)式其总转动惯量为1=£产'4/(3)塑料圆柱体的转动惯量理论值为 mD: 8则由片=乙一，得Tl T° （周期我们采用多次测量求平均值来计算）a3 .测任意物体的转动惯量力若要测定其它形状物体的转动惯量，只需将待测物体安放在本仪器顶部的各种夹具上，测定其摆 动周期，即 力可算出该物体绕转动轴的转动惯量。心根据2内容，载物盘的转动惯量为待测物体的转动惯量为/ = T: -14穴1 "mi.转动惯量的平行轴定理Z = Zc + fnx3 A实验内容与规定：a必做内容：熟悉扭摆的构造及使用方法，以及转动惯量测试仪的使用方法。调整扭摆基座底脚螺丝，使 水平仪的气A泡位于中心。（认真阅读仪器使用方法和实验注意事项）2X测定扭摆的弹簧的扭转常数 写出£=彳土/太。：2.测定塑料圆柱（金属圆筒）的转动惯量。并与理论值比较，求相 对误差。M.测定金属细杆+夹具的过质心轴的转动惯量4。站.滑块对称放置.在细杆两边的凹槽内，改变滑块在金属细杆上的位置.，验证转动惯量平行轴定 理。数据记录:一、测定弹簧的扭转系数X及各种物体的转动惯量：A表格；0.01 sK = 4tPK = 4tP玄二笈士然二Nm.9N m物体 名称质量 mfkg几何尺寸/I。-? m周期T# ms转动惯量理论 值“叱姐.舟a转动惯量实验值UdOkgm2)相对误 差金属4我物盘1%塑料 圆柱体4看A =-冽2> O=今邛-%4n金属A 圆筒%弓=3例+耳) OOfi4%金属细 杆A+ 夹具看二、验证平行轴定理:表格二:滑块位置（"cm）5.001 0.001 5. 0 020.0 02 5.00摆动周期（7/幽S）平均周期（了/盛）7箱=%+2侬2+乙相对误差皿Ph 1V.Mm =4 MU*/4=24*以矗坡井+以状内）+看明1取不收滑块的总转动惯量为：,612A磷据解决：（规定同学们写出具体的计算过程）4业=N m. K = K±LK =N m2.计算物体的转动惯量（公式见表格）A3.验证平行轴定理（公式见表格） 拓展与设计内容：（实验方法环节、数据表格自行设计）。M.滑块不对称时平行轴定理的验证,并与滑块对称放置的结果进行对比。 3.测量某种不规 则物体的转动惯量。2注意事项：1 .由于弹簧的扭转系数不是固定常数，与摆角有关，所以在实验中测周期时摆角应相同（例如均 取 180 ） 0.给扭摆初始摆角是应逆时针旋转磁柱,避免弹簧振动，且放手时尽量避免对磁柱施力。2 .被测物件避免磕碰。思考题：（ 1）数字计时仪的仪器误差为0. 0 1 s,实验中为什么要测量20个周期？ 2M如何用转动 惯量测试仪测定任意形状物体绕特定轴的转动惯量？（3）在用扭摆测定物体转动惯量实验中，弹簧扭转系数越大,摆动周期是否越大？ m （4）实 验中测量物体摆动周期时,摆角为什么要取拟定值，你认为摆角取多少合适？