大学物理实验之刚体转动惯量

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1、(1)实验名称：刚体转动惯量实验一、实验目的1.了解多功能计数计时毫秒仪实时测量（时间）的基本方法;2.用刚体转动法测定物体的转动惯量；3.验证物体转动惯量的平行轴定理；4.验证刚体转动惯量与外力矩无关。二、实验原理：1vmga转动力矩，转动惯量和角加速的关系系统在外力矩作用K的运动方程Txr+M—J/32由牛顿第二定律可知破码下落时的运动方程为mg-T=ma即绳子的张力T=m（g-r/32）砝码与系统脱离后的运动方程由方程（1）和（2）可得】_mr(g-r02)(3)Pi-P角加速度的测量3—69gtH⑷若在吋刻测得角位移12则⑴人十一饵、(5)^2-CO()t2+~Pt2(

2、6)联立(5)(6)解得_2(^2tj-’1’2(’2-’1)三、实验仪器：塔轮半径：0.015ni0.020m0.025m0.030m岡环：质量0.936kg内半径O.O875m外直径0.1075m圆柱：质量0.4(K)kg半径O.O19m个数2个四、实验内容和步骤：.1.放置仪器.滑轮1置于试验台外3〜4厘米,调节仪器水平，设置毫秒仪计数技术次数；2.连接传感器与计数计时毫秒仪，调节霍尔开关与磁钢间距为0.4—0.6cm，转离磁钢。复位毫秒仪，转动到磁钢与霍尔开关相对时，毫秒仪低电平指示灯亮，开始计时和计数；3.将质量为100g的砝码的一端打结，沿塔轮上开的细缝穿入，并整齐的绕

3、与半径为r的塔轮；4.调节滑轮的方旳和高度，是挂线与绕塔轮相切，挂线与塔轮的中间呈水平。5.释放砝码，带动转动体系作加速度转动；6.计数计时毫秒仪鬥动记录系统从0幵始作1k,2n,……角位移相应的时刻。五、数据记录及处理：我们小组的原始数据，附在报告的最后，我们一起计算分析后一致认为中间砝码脱离塔轮的那儿组数据（第10组前后）对于计算P:，P2都将带来不准确，尤K之前的7、8组，计算发现P位发生明显波动，所以小组决定数据一致取前6组来计算P2,取后8组來计算0既避免了是数据不准确，有最有效的利用了实验数据。计算P2的时候将每两组数据作为一组，直接利用实验所给的公式即4求得；计算计算

4、（^吋我们川12组后的毎一组数据减去12组数据后再进行同计算P2时相同的工作即可。通过计算发现第13、14组数据计算出的P,值相对后

5、fti儿组值偏大，并且差异较大，我们小组认为其V；的数据计算得P:值为一常量，根据旋转过程分析也可看到越靠后的数据显然更加稳定，所以我们决定放弃第13、14组数据，P来经过对闕环转动惯虽的验证，发现这样处理是正确的。现将参与计算的如下表:1.测空盘的转动惯fi数据记录：m=0.1kg,r=0.020m，塔轮半径：0.020m组号匀加速阶段匀减速阶段0In3Ji5K平均0151719平均P2JlJTJlp1tmI.41.43.2tm1.32.23.1/

6、s535660/s262221tm+12.42.43.9tm+11.72.63.5/s505360/s72777P20.80.80.70.80,-0.-0.-0.-0./s207029702/s2072071078074e1K3Ji5jtT•均0151719平均P2JlnJItin1.41.43.2tm1.32.23.1/s535660/S262222tm+12.42.43.9tm+11.72.63.5/s505360/s72777P20.80.80.70.83,-0.-0.-0.-0./s207029702/S20720710780740In3n5Ji平均0151719T均32J

7、lnJltm1.41.43.2tm1.32.23.1/s535660/s262223t12.42.43.9tm+11.72.63.5/S505360/S72777P20.80.80.70.83,-0.-0.-0.-o./s207029702/s207207107807401K3Ji5n平均0151719平均P2JIJlJlp1tm1.41.43.2tm1.32.23.1/s535660/s262224tm十l2.42.43.9tm十11.72.63.5/S505360/S72777P2/s20.8070.8020.7970.802Pi/s2-0.072-0.071一0.078-0.

8、0745eIn3H5n平均32015Jl17JI19JlT•均3,tm/s1.4531.4563.260tm/S1.3262.223.122t1/s2.4502.4533.960t1/s1.7722.673.57732/s20.8070.8020.7970.802p./S2-0.072-0.071-0.078-o.074转动惯量计算如下组号〒均3!/S平均32/sJ/kg•m2平均J/kgTn21-0.0740.8020.02230.02222-0.0730.8090