扭摆法测转动惯量

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1、工科物理实验报告实验4.4用扭摆法测量物体的转动惯量课程名称：工科物理实验实验日期：2006.11.1班级：信息工程学院信息0503班姓名：宋江凌学号：40550070【实验原理】通过使物体左扭转摆动，测定摆动周期以及其他参数，计算出物体的的转动惯量。扭摆构造图略。通过用将物体在水平面内转过过了角度A后，在弹簧的恢复力矩作用下，物体就开始绕垂直轴做往返运动。根据胡克定律，弹簧产生的恢复力矩M＝－K×。K为弹簧的旋转参数。根据刚体定轴转动定律：M＝I×。J为物体转动惯量；为角加速度。所以：＝M/I令，忽略摩擦力矩。化简得：＝＝＝解方程得：＝周期为：T＝＝实

2、验中首先使用几何形状规则得物体，测量计算出弹簧得扭转常数K。物体得转动惯量通过测定物体得摆动周期求出。扭转常数：K＝I1’为物体绕转轴转动得转动惯量理论值，T1为物体放在金属载物圆盘上测得得摆动周期，T0为测得的金属载物圆盘的摆动周期。【实验内容与测量】实验内容：1.熟悉扭摆的构造赫使用方法，掌握周期测定仪的正确使用要领。2.测定扭摆的仪器常数K。3.测定塑料圆柱，金属圆柱，球体与金属细长杆的转动惯量，并与理论值进行比较，求百分差。4.验证转动惯量平行轴定理。实验步骤：1.用游标卡尺分别测出塑料圆柱体的直径，金属圆筒的内外径，球体直径；用卷尺测量金属细长

3、杆的质量。2.调整扭摆基座底脚螺钉，使水准泡中水泡居中。3.装上金属载物盘，调整光电探头位置，使得载物盘上挡光杆处于其缺口中央，且能遮住发射，接收红外线的小孔。测定金属载物盘摆动10个周期所用的时间3次。饶后以平均值计算摆动周期T04.将塑料圆柱体垂直放在载物盘上，测定塑料圆柱体的摆动10个周期所用的时间3次，求出平均摆动周期T1，由圆柱体转动惯量理论公式算出理论值。带入公式求出K，和I0。用金属圆筒代替塑料圆柱体，用上面的方法策动摆动周期T2，得到金属圆柱筒转动惯量实验测量值。1.取下金属载物盘，装上球支座和球体，测量T3，得到实心球的转动惯量测量值。

4、2.取下球体，装上细杆夹具和金属细杆。同样测出T4，得到金属细杆转动惯量的测量值。3.将两个滑块对称的放置在细杆两边的凹槽内，使滑块的质心离转轴距离分别为5.0cm，10.0cm，20.0cm，25.0cm。测定摆动周期，验证平行轴定理。附表：表一：转动惯量测量数据表格K＝物体名称质量/kg几何尺寸/(0.01m)周期/s转动惯量理论值转动惯量实验值百分差金属载物盘――――――――10T0___To――――――塑料圆柱D1__D210T1__T1金属圆柱D外___D外D内___D内10T2__T2实心球D3__D310T3__T3金属细杆L_L10T4_

5、_T4表二：验证转动惯量平行轴定理滑块参数：m滑＝g，D滑外＝cm，H滑＝cmX/0.01m5.0010.0015.020.0025.005个摆动周期5T/s摆动周期/s实验值I/(0.01kg.m*m)理论值I百分差