扭摆法测转动惯量公式锻炼学生什么能力

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-05-16 20:04 标签： 扭摆法测刚体转动惯量
这是本文档旧的修订版！
(1)了解扭摆测量转动惯量的原理和方法。(2)用扭摆测定弹簧的扭转常数及几种不同形状刚体的转动惯量。(3)验证刚体转动的平行轴定理。
转动惯量是刚体转动时惯性大小的量度，是表明刚体特性的一个物理量。刚体转动惯量除了与物体的质量有关外，还与转轴的位置和质量分布（即形状、大小和密度分布）有关。如果刚体形状简单，且质量分布均匀，可以直接计算出它绕特定转轴的转动惯量。对于形状复杂、质量分布不均匀的刚体，计算将极为复杂，通常采用实验方法来测定，例如机械部件，电动机转子和枪炮的弹丸等。转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定形式运动，通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量的关系，进行转换测量。本实验使物体作扭转摆动，由摆动周期及其它参数的测定计算出物体的转动惯量。要求用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量和弹簧的扭转系数，并与理论值进行比较以及验证转动惯量平行轴定理。
熟悉扭摆的构造及使用方法，掌握数字式计时仪的正确使用要领。
调整扭摆基座底脚螺丝，使水准泡中气泡居中。
测定扭摆的仪器常数（弹簧的扭转常数）K。
装上金属载物盘，并调整挡光杆的位置，使其摆动时能挡住发射、接收红外光线的小孔，测定其摆动周期T0。
将塑料圆柱体垂直放在载物盘上，测出摆动周期T1。并根据圆柱体转动惯量理论值及T0、T1计算弹簧的扭转常数。
测定塑料圆体、金属圆筒、木球与金属细长杆的摆动周期，几何尺寸及质量，分别求出它们的转动惯量，并与理论计算值比较，求二者的百分偏差。
将滑块对称地放置在细杆两边的凹槽内（此时滑块质心离转轴的距离分别为5.00、10.00、15.00、20.00、25.00厘米），测定细杆的摆动周期。据此计算滑块在不同位置时的转动惯量与理论值进行比较，验证平行轴原理。
在验证转动惯量平行轴定理时，若时间许可，两个滑块除对称放置外，还可以不对称放置（如5.00与10.00，10.00与15.00，15.00与20.00，20.00与25.00厘米）。
机座应保持水平状态。
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，摆角在40度到90度间基本相同，在小角度时变小。
为了降低实验时由于摆动角度变化过大带来的实验误差，在测定各种物体的摆动周期时，摆角不宜过小、变化过大。若摆动20次后，摆角减小，可使其增大后再测量，且整个实验中摆角基本保持在这一范围内。
光电探头宜放置在挡光杆的平衡位置处，挡光杆（片）不能和它接触，以免增大摩擦力矩。
各待测物体与转动轴之间一定要用螺钉固定好，否则物体无法转动10个周期，个别物体轴与物体间有松转时物体也无法转动10个周期。
在称衡金属细长杆与木球的质量时，必须将支细杆的夹具和木球的架取下，否则会带来较大误差。
实验仪器设计制作时，将塑料圆柱体与金属圆筒制作成外径、高度、质量基本相同，由于质量分布不同，二者的转动惯量值相差接近一倍。
测量金属圆筒内径要用小的游标卡尺，测量球直径使用大的游标卡尺，做本实验前最好预习游标卡尺的使用方法(实验4-1中有具体介绍)。
为什么质量相同的物体其转动惯量并不相同？转动惯量与哪些因素有关？
一个质量分布不均匀的物体，如何测量绕某特定转轴的转动惯量？
实验前：认真预习，写出预习报告。应包括以下内容：实验目的、原理、简要说明实验内容和步骤，并画出数据记录表格；
实验中：记录必要的实验条件，简要描述观察到的主要实验现象，认真记录实验数据；及时记录实验中出现的问题和自己的想法等；完成测量后记录实验仪器的规格和型号。
实验后：解释实验现象、分析实验数据、得出实验结论，针对实验中出现的问题和想法给予分析讨论；欢迎针对实验教材、实验内容本身或教师的带教方式提出各种意见或建议等。
在规定时间内将报告交至指定信箱。
郑永令. 贾起民. 方小敏. 力学. （第二版）.
高等教学出版社.
【德】威廉. H. 卫斯特发尔著，王福山译，物理实验、上海科技出版社。1981.6。
验证转动惯量平行轴定理部分，推荐的数据表格里没有滑块重量，可能会导致忘记测量–Erwin Yang
谢谢提醒,已经加上. —
参考表格中,4的第二个表格应该是木球,不是金属球吧?–Henry Su
是木球，已在表格中更正。 —
请问在金属细长杆加上滑块后分别对称和不对称放置的两个实验中，我所测量到的数据里，对称放置的实际值总小于理论值，而不对称的时候刚好反过来了，这里面有什么原因还是纯属巧合呀？
滑块的转动惯量你是如何计算的？我们每周二下午1：30到4：30实验室都是开放的，建议你到时对本实验做一个深入的测量。 —
我想问一下最后数据处理的时候要不要进行不确定度的计算?如果要算，估读的不确定度和仪器的不确定度限值分别是多少。如果不需要，那什么时候需要进行不确定度的计算。——杨海洋
本实验不需要算不确定度，故各测量仪器的不确定度限值未提供。是否计算不确定度要看各个实验的实验内容的具体要求。 — 高渊
我想问一下要把本页上上的数据表格抄到预习报告吗？
可以抄在后面,不抄也行,只要记录整齐,不是非得有表格的. — 高渊
我想问后面选做的不对称部分如何用最小二乘法拟合呢？两个d是不一样的，如何确定直线方程中的k呢？
可以将2个D的平方和当作一个参量进行拟合. — 高渊
(接上)可是那两个滑块的质量我测得的都不一样的，两个d如何合并？
两个mD2的和作为变量可以吗？ — 乐永康
抱歉来晚咯。。。这个这个。。。乐老师把K给干掉乐。。。由于很难保持两个滑块质量完全相同，一般建议把质量取平均值，误差无法避免，可写在分析中 — 高渊
在实验处理时发现验证平行轴定理是用公式【I=I0+m1(d1^2-d0^2)+m2(d2^2-d0^2)，d0为I0时滑块距转轴的距离】比用原公式所得误差更小，为什么？个人认为可能不应该直接用滑块到转轴的距离d1和和d2。在这里请教了。–陈亦丁
陈亦丁同学的观点是有道理的，但这是为什么呢？。正确使用平行轴定理的关键在于正确地理解I0。陈亦丁同学对I0是怎么理解的？其他同学有什么见解？
请各位同学先谈谈自己的看法。我会在晚些时候提供一个我自己的理解。 — 乐永康
各位同学都是只提问题，不参与讨论啊？有点失望。
对一个形状不变的刚体来说，平行轴定理中的I0是指转轴通过质心时的转动惯量。而对于我们的实验体系，为了避免转动时因转轴偏离质心而引入额外的摩擦，转动对象的质量始终是对称分布的（转轴一直过质心）。不过，在分析的时候，我们可以先只考虑一个滑块时的情形。这时，I0是横杆的转动惯量和滑块相对于通过质心的转轴的转动惯量之和。有两个滑块的时候，也要类似处理。不知道这一点是否就是陈亦丁同学看到的结果的原因。 — 乐永康
这个问题困惑了不少同学,还是乐老师解释的比较易懂,以后让同学就来看这儿. — 高渊
呃….好像有点明白了，但是不对称放置时为什么会出现更大的误差呢？是否是因为仔细分析会使公式很复杂而不考虑？–陈亦丁
我觉得（不一定对啊！）：不对称放置时，转轴要保持平衡还需要一个额外的力，由于此dddd — 张皓
17:28力的力臂较小，这个力会比较大，也就是会引入额外的摩擦，使得转动周期测量不准确。呵呵，好像不是太难想到吧！以后自己努力多分析，譬如现在再对照你自己滑块不对称放置时的测量结果做点讨论，看看这样的分析是否合理. — 乐永康
这个讨论平台还真是养在深闺人未识啊…老师啊，这个讨论起来明显比较麻烦。不如像核心课程一样开一个类似的专门讨论网页。
我们倒是觉得这样的讨论很方便啊，欢迎就此进行讨论。 — 乐永康
exp/platform/zdgl..txt.gz & 最后更改:
除额外注明的地方外，本维基上的内容按下列许可协议发布：扫二维码下载作业帮
拍照搜题，秒出答案，一键查看所有搜题记录
下载作业帮安装包
扫二维码下载作业帮
拍照搜题，秒出答案，一键查看所有搜题记录
求扭摆法测定物体的转动惯量实验数据扭摆法测定物体的转动惯量实验数据
蘇荷‖pmbk°
扫二维码下载作业帮
拍照搜题，秒出答案，一键查看所有搜题记录
实验原理：1．扭摆运动——角简谐振动
(1)此角谐振动的周期为
（2）式中，为弹簧的扭转常数式中，为物体绕转轴的转动惯量。2．弹簧的扭转系数的测定： 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，再由...
扭摆运动——角简谐振动
为您推荐：
扫描下载二维码 上传我的文档
 下载
 收藏
该文档贡献者很忙，什么也没留下。
 下载此文档
正在努力加载中...
大学物理实验报告 实验4 扭摆法测定物体转动惯量
下载积分：458
内容提示：大学物理实验报告 实验4 扭摆法测定物体转动惯量
文档格式：DOC|
浏览次数：980|
上传日期： 19:50:23|
文档星级：
全文阅读已结束，如果下载本文需要使用
 458 积分
下载此文档
该用户还上传了这些文档
大学物理实验报告 实验4 扭摆法测定物体转动惯量
官方公共微信

我要回帖

更多关于 扭摆法测刚体转动惯量 的文章

 

随机推荐