三线摆测物体转动惯量实验报告new

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1、桂林电子科技大学物理实验中心物理实验教案三线摆测物体转动惯量【实验目的】1．学会使用三线摆（IM—1新型转动惯量测定仪）2．了解掌握霍尔开关的原理3．掌握转动惯量的多种测量方法4．设计数据处理方法【实验仪器】IM—1新型转动惯量测定仪、霍尔开关传感器、多功能毫秒计、游标卡尺、米尺。【仪器外形】【预习要求】1．理解该实验的实验原理2．掌握IM—1新型转动惯量测定仪的使用及基本操作方法3．掌握霍尔开关的原理及应用范围4．测量数据的设定及数据处理方法【实验原理】依照机械能守恒定律，如果扭角足够小，悬盘的运动可以看成简谐运动，结合有关几何关系得如下公式：1．悬

2、盘空载时绕中心轴作扭摆时得转动惯量为：M0gRr2I=•T（3—1）0204πH2其中M是圆盘质量；g是重力加速度（g=9.80m•s）；r、R分别指0上下圆盘中心的到各悬线点的距离；H是上下圆盘之间的距离；T是圆盘0转动周期。2．悬盘上放质量为M物体，其质心落在中心轴，悬盘和M物体对于中11心轴共同的总转动惯量为：()M0+M1gRr2I=•T（3—2）1214πH其中各量与1中相对应。桂林电子科技大学物理实验中心物理实验教案将式3—2变形可得质量为M物体对中心轴的转动惯量I：1M1I=I−I(3—3)M1103．质量为M的物体绕过质心轴线的转动惯量

3、为I，转轴平行移动距离d22时，其绕新轴的转动惯量将变为I′=I+Md，将两个质量相同的圆柱体2M对称地放置在悬盘的两边，并使其边缘与圆盘上同心圆刻槽线切，如图23—1所示，若实验测得摆动周期为T，则两圆柱体和悬盘对中心轴的总转2动惯量为：1()M0+2M2gRr2I=•T3－422224πH则两个质量为M的圆柱体对中心轴的总转动惯量为：21I=()I−I3－5M220231．悬盘2.同心圆刻槽线3.圆柱体图3－14．由平行轴定理，可从理论上求得：′122I=Mr＋Md3－6M22柱225．改变上下圆盘之间的距离H（5次），测量下悬盘摆动的周期T（5次

4、），0用作图法处理数据。【仪器调节】1．三线摆调节：（1）调节上盘水平：把水平仪放在上圆盘上，调节启动盘锁紧旋钮。（2）调节下盘水平：把水平仪放在下圆盘上，调节上圆盘的三个摆线调节旋钮。2．调节霍尔开关探头和计时仪桂林电子科技大学物理实验中心物理实验教案（1）调节霍尔开关探头的位置，使其恰好在悬盘下面粘着的小磁钢的下方10mm左右，此时计时仪的低电平指示发光管处于刚好能亮。起动盘启动后须复位到起始位置。（2）调节计时仪的次数位置（预设次数小于65次），然后按RESET键复位，一旦计时仪开始计时，次数预置改变无效。须按RESET键复位后才有效。【仪器结构

5、】1、起动盘锁紧螺母2、摆线调节锁紧螺栓3、摆线调节旋扭4、启动盘5、摆线6、悬盘7、霍尔开关传感器8、底板调节螺钉9、底板10、计时毫秒仪11、磁钢【实验步骤】1.读出悬盘质量M,测出圆环和圆柱质量M、M,填入表中。0122.调节8，使9水平3.松开2，调节3，改变5的长度，使6水平。4.安装7，使之在11正下方5～10mm处，并连接10。5.计时毫秒仪预置次数的设定：根据霍尔开关一个周期输出两次低电平，若测10个周期的时间，计时毫秒仪预置次数应设置为20。（注意：一旦计时仪开始计时，次数预置改变无效。须按RESET键复位后才有效。）6.使6静止，打

6、开电源，松开1，向左向右小于5度对称转动4。7.观察11是否对称7扭摆，是就按10的RESET（复位）键。8.当10计时停止，记录数据，填入表1中，再按10的RESET（复位）键，再记录数据。若摆角减小到霍尔开关不能一个周期两次输出低电平时，重新摆动悬盘。直至记录需要的数据。9.把圆环放在悬盘上，其质心落在悬盘的桂林电子科技大学物理实验中心物理实验教案中心轴上，重复4、5、6，并记录数据，填入表1中。10.取下圆环，把两个圆柱按右图1放好，重复4、5、6，并记录数据，填入表中。右图111.用米尺测量4与6之间的距离H，用游标卡尺测量6的直径D，圆环的内

7、径和外径、圆柱的直径、D槽（如右图1）、4和6线点间的距离a、b（如右图2），填入表中。右图212.整理实验仪器。【实验内容】1．测量下悬盘的转动惯量I:0（1）测量上下圆盘旋点到盘中心的距离r和R，其方法如下：3－2下圆盘R的测量示意图用游标卡尺测量下圆盘各旋点间的距离a、a、a123用游标卡尺测量上圆盘各旋点间的距离b、b、b12333a+a+a123用公式R=a和r=b，其中a=，333b+b+b123b=。3（2）用米尺测量上下圆盘间的距离H。桂林电子科技大学物理实验中心物理实验教案（3）记录圆盘测定质量M。0（4）测量下圆盘摆动的周期T：轻轻

8、旋转上圆盘，使下圆盘悬盘作扭转0摆动（摆角小于5度），记录数据。2．测量悬盘加圆环的转动惯量I