动力法测转动惯量.ppt

动力法测转动惯量北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment 对于形状较复杂，质量分布不均匀的刚对于形状较复杂，质量分布不均匀的刚体，其转动惯量可用实验的方法测定。测量体，其转动惯量可用实验的方法测定。测量的方法通常有动力法和振动法。本实验采用的方法通常有动力法和振动法。本实验采用动力法测转动惯量。动力法测转动惯量。动力法是利用转动定律，通过对刚体转动力法是利用转动定律，通过对刚体转动时所受力矩和角加速度的测量来求得转动动时所受力矩和角加速度的测量来求得转动惯量惯量。北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment内内 容容实验目的实验目的1实验仪器实验仪器2实验原理实验原理3实验内容和步骤实验内容和步骤4数据处理数据处理5思考题思考题6北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experimentn掌握由转动定律测掌握由转动定律测转动转动惯量的方法惯量的方法;n掌握利用最小二乘法处理线性数据的方法掌握利用最小二乘法处理线性数据的方法;n掌握由转动定律测转动惯量的方法掌握由转动定律测转动惯量的方法。实验目的实验目的北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment实验仪器实验仪器nJM-2JM-2型刚体转动惯量实验型刚体转动惯量实验仪仪nMUJ-6BMUJ-6B型数字毫秒计型数字毫秒计n砝码砝码n铝圈铝圈n游标卡尺、电子天平、直游标卡尺、电子天平、直尺尺北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experimentn基本定律基本定律刚体转动定律：刚体转动定律：刚体所受的对于某一固定转刚体所受的对于某一固定转轴的合外力等于刚体对此转轴的转动惯量轴的合外力等于刚体对此转轴的转动惯量与刚体在此合外力矩作用下所获得的角加与刚体在此合外力矩作用下所获得的角加速度的乘积。速度的乘积。实验原理实验原理北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experimentn基本公式基本公式刚体静止开始的定轴匀角加速度转动的运动学公式刚体静止开始的定轴匀角加速度转动的运动学公式刚体受到的力矩为动力矩与阻力矩之和刚体受到的力矩为动力矩与阻力矩之和实验原理实验原理北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment由上三式联立可得：由上三式联立可得：分析可知分析可知m与与1/t2 之间为线性关系，可通过之间为线性关系，可通过求线性回归得到斜率求线性回归得到斜率b，从而得到转动惯量，从而得到转动惯量n转动惯量公式转动惯量公式实验原理实验原理北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment刚体转动惯量刚体转动惯量 刚体转动惯量为全系统的转动惯量与转动惯量测刚体转动惯量为全系统的转动惯量与转动惯量测定仪旋转部分转动惯量之差定仪旋转部分转动惯量之差实验原理实验原理北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment1.测量全系统（加铝圈）时在不同重量的砝测量全系统（加铝圈）时在不同重量的砝码牵引下，转过两圈所用的时间码牵引下，转过两圈所用的时间2.测量空载时在不同重量的砝码牵引下，转测量空载时在不同重量的砝码牵引下，转过两圈所用的时间过两圈所用的时间3.测量绕线塔轮的直径测量绕线塔轮的直径4.测量铝圈的相关参数测量铝圈的相关参数实验内容和步骤实验内容和步骤北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment1 1、根据最小二乘法公式，、根据最小二乘法公式，可分别求得斜率可分别求得斜率 和和2、斜率的不确定度可按下式来估计、斜率的不确定度可按下式来估计 数据处理数据处理北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment 上式中的上式中的 和和 为每次测量的最大允差为每次测量的最大允差 本实验对每一次时间和质量的测量的最大允差取为本实验对每一次时间和质量的测量的最大允差取为0.1秒和秒和0.5克，根据传递关系有克，根据传递关系有：数据处理数据处理北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment3 3、根据转动惯量的理论公式也可算得转动惯量、根据转动惯量的理论公式也可算得转动惯量 求得斜率的不确定度后，可得到求得斜率的不确定度后，可得到 的不确定度的不确定度数据处理数据处理北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment4 4、根据理论公式算的结果计算相对误差、根据理论公式算的结果计算相对误差 误差分析误差分析北方民族大学物理实验中心北方民族大学物理实验中心Fundamental physics experiment1 1、分析相对误差是大还是小，说明一下本次、分析相对误差是大还是小，说明一下本次实验是否成功实验是否成功2 2、如本次实验不成功，试分析原因何在？是、如本次实验不成功，试分析原因何在？是系统误差还是随机误差？系统误差还是随机误差？思考题思考题