实验课题三线摆测物体转动惯量.ppt

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1、四川理工学院物理系四川理工学院物理系1实验课题三线摆测物体转动惯量 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望四川理工学院物理系四川理工学院物理系21、了解三线摆原理，并会用该原理测量物体转动惯量；了解三线摆原理，并会用该原理测量物体转动惯量；2、掌握秒表、游标卡尺等测量工具的正确使用方法；掌握秒表、游标卡尺等测量工具的正确使用方法；3、加深对刚体转动惯量概念的理解。加深对刚体转动惯量概念的理解。一一 实验目的实验目的 本次课的本次课的重点重点是要了解用三线摆

2、测物体转动是要了解用三线摆测物体转动惯量的实验原理以及学会对实验数据的正确处理惯量的实验原理以及学会对实验数据的正确处理和误差分析。本次课的和误差分析。本次课的难点难点是掌握游标卡尺、秒是掌握游标卡尺、秒表等基本测量工具的正确使用方法。表等基本测量工具的正确使用方法。四川理工学院物理系四川理工学院物理系3二二 实验仪器实验仪器l三线摆仪三线摆仪l机械秒表机械秒表l游标卡尺游标卡尺l钢直尺钢直尺l水准仪水准仪l待测圆环待测圆环四川理工学院物理系四川理工学院物理系4三三 实验原理实验原理三线摆仪中的下圆盘在小角度摆动时为简谐振动，三线摆仪中的下圆盘在小角度摆动时为简谐振动，其振动微分方程为：其振动

3、微分方程为：四川理工学院物理系四川理工学院物理系5则振动周期为：则振动周期为：得下圆盘转动惯量：得下圆盘转动惯量：式中：式中：为下圆盘质量（从圆盘上读出）为下圆盘质量（从圆盘上读出）为上、下圆盘线孔到盘心的距离为上、下圆盘线孔到盘心的距离 为圆盘的摆动周期为圆盘的摆动周期 为上下圆盘之间的垂直距离为上下圆盘之间的垂直距离四川理工学院物理系四川理工学院物理系6加圆环后若测得摆动周期为加圆环后若测得摆动周期为 ，则圆环转动惯量：，则圆环转动惯量：其中其中 为圆环的质量。为圆环的质量。圆盘和圆环对过中心轴转动惯量的理论值分别为：圆盘和圆环对过中心轴转动惯量的理论值分别为：式中式中 分别为圆盘半径、圆

4、环的内径分别为圆盘半径、圆环的内径和外径。和外径。四川理工学院物理系四川理工学院物理系7五五 实验内容和实验步骤实验内容和实验步骤1、调节三线摆底座螺丝，使三线摆底座水平。调节三线摆底座螺丝，使三线摆底座水平。2、置水准仪于下圆盘中心，调节三悬线长度，使圆置水准仪于下圆盘中心，调节三悬线长度，使圆盘水平。盘水平。3、使下圆盘静止，轻轻启动上盘，使下圆盘开始摆使下圆盘静止，轻轻启动上盘，使下圆盘开始摆动，要求摆角不超过动，要求摆角不超过5度（相当于摆线下端水平移动度（相当于摆线下端水平移动范围不超过范围不超过8mm）。）。4、在悬线经过平衡位置的瞬间按下秒表。然后悬线在悬线经过平衡位置的瞬间按下

5、秒表。然后悬线以相同方向每经过平衡位置一次，数一个周期，数以相同方向每经过平衡位置一次，数一个周期，数到到50个周期时按停秒表，记下摆动个周期时按停秒表，记下摆动50个周期的时间，个周期的时间，重复重复5次。次。四川理工学院物理系四川理工学院物理系85、将圆环置于盘中，重复将圆环置于盘中，重复3、4步骤测出周期步骤测出周期 。6、用钢尺从五个不同位置测量上、下盘之间的垂用钢尺从五个不同位置测量上、下盘之间的垂直距离直距离 。7、用游标卡尺分别测量上、下盘线孔间距各用游标卡尺分别测量上、下盘线孔间距各5次。次。8、用游标卡尺从不同方向测圆盘直径用游标卡尺从不同方向测圆盘直径5次。次。9、用游标卡

6、尺从不同方向测圆环内外径个用游标卡尺从不同方向测圆环内外径个5次。次。10、分别记下圆盘、圆环的给定质量、分别记下圆盘、圆环的给定质量 、。四川理工学院物理系四川理工学院物理系9六六 实验注意事项实验注意事项 1、在测周期之前三线摆要做到在测周期之前三线摆要做到“两平一静两平一静”。2、要正确启动圆盘，使其小范围摆动，且在摆动要正确启动圆盘，使其小范围摆动，且在摆动的同时不能出现晃动。的同时不能出现晃动。3、按秒表的那一下不能开始数周期，要等圆盘完按秒表的那一下不能开始数周期，要等圆盘完成一次周期运动才能数一个周期。成一次周期运动才能数一个周期。4、秒表的分针和秒针要配合读数，秒表的估读位秒表的分针和秒针要配合读数，秒表的估读位取取0或者是或者是5。5、游标卡尺需要用刀口去测量；测量前要确定零游标卡尺需要用刀口去测量；测量前要确定零点读数；主标尺和游标刻度要配合读数；游标卡点读数；主标尺和游标刻度要配合读数；游标卡尺没有估读位；测内径时要在读数值的基础上加尺没有估读位；测内径时要在读数值的基础上加10mm。