大学物理实验之刚体转动惯量.doc

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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：amgTr砝码转动力矩，转动惯量和角加速的关系系统在外力矩作用下的运动方程（1）由牛顿第二定律可知砝码下落时的运动方程为即绳子的张力砝码与系统脱离后的运动方程(2)由方程（1）和（2）可得（3）角加速度的测量（4）若在  时刻测得角位移则(5)(6)联立（5）（6）解得三、实验仪器：塔轮半径：0.015m0.020m0.025m0.030m圆环：质量0.93

2、6kg内半径0.0875m外直径0.1075m圆柱：质量0.400kg半径0.019m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，并整齐的绕与半径为r的塔轮；4.调节滑轮的方向和高度，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

3、毫秒仪自动记录系统从0π开始作1π，2π，……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几组数据（第１０组前后）对于计算　β１，β２　都将带来不准确，尤其之前的７、８组，计算后发现β值发生明显波动，所以小组决定数据一致取前６组来计算β２，取后８组来计算β１，既避免了是数据不准确，有最有效的利用了实验数据。计算β２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可求得；计算计算β１时我们用１２组后的每一组数据减去１２组数据后再进行同计算β２时相同的工作即可。通过计算发现第１３、１４组数据

4、计算出的β１值相对后面几组值偏大，并且差异较大，我们小组认为其后的数据计算得β１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，后来经过对圆环转动惯量的验证，发现这样处理是正确的。现将参与计算的如下表：1.测空盘的转动惯量数据记录：ｍ=____0.1kg____,r=____0.020m__　，塔轮半径：0.020m　组号匀加速阶段匀减速阶段１θ１π３π５π平均β２θ１５π１７π１９π平均β１ｔｍ／ｓ１.４５３１.４５６３.２６０ｔｍ／ｓ１.３２６２.２２３.１２２ｔｍ＋１／ｓ　　　　　２.４５０２.４５３３.９６０

5、ｔｍ＋１／ｓ　　　　　１.７７２２.６７３.５７７β２／ｓ２０.８０７０.８０２０.７９７０.８０２β１／ｓ２－０.０７２－０.０７１－０.０７８－０.０７４　　２θ１π３π５π平均β２θ１５π１７π１９π平均β１ｔｍ／ｓ１.４５３１.４５６３.２６０ｔｍ／ｓ１.３２６２.２２３.１２２ｔｍ＋１／ｓ　　　　　２.４５０２.４５３３.９６０ｔｍ＋１／ｓ　　　　　１.７７２２.６７３.５７７β２／ｓ２０.８０７０.８０２０.７９７０.８０２β１／ｓ２－０.０７２－０.０７１－０.０７８－０.０７４３θ１π３π５π平均β２θ１５π１７π１９π平均β１ｔｍ／ｓ１.４５３１.

6、４５６３.２６０ｔｍ／ｓ１.３２６２.２２３.１２２ｔｍ＋１／ｓ　　　　　２.４５０２.４５３３.９６０ｔｍ＋１／ｓ　　　　　１.７７２２.６７３.５７７β２／ｓ２０.８０７０.８０２０.７９７０.８０２β１／ｓ２－０.０７２－０.０７１－０.０７８－０.０７４θ１π３π５π平均β２θ１５π１７π１９π平均β１４ｔｍｔｍ／ｓ１.４５３１.４５６３.２６０／ｓ１.３２６２.２２３.１２２ｔｍ＋１／ｓ　　　　　２.４５０２.４５３３.９６０ｔｍ＋１／ｓ　　　　　１.７７２２.６７３.５７７β２／ｓ２０.８０７０.８０２０.７９７０.８０２β１／ｓ２－０.０７２－０.０７

7、１－０.０７８－０.０７４５θ１π３π５π平均β２θ１５π１７π１９π平均β１ｔｍ／ｓ１.４５３１.４５６３.２６０ｔｍ／ｓ１.３２６２.２２３.１２２ｔｍ＋１／ｓ　　　　　２.４５０２.４５３３.９６０ｔｍ＋１／ｓ　　　　　１.７７２２.６７３.５７７β２／ｓ２０.８０７０.８０２０.７９７０.８０２β１／ｓ２－０.０７２－０.０７１－０.０７８－０.０７４转动惯量计算如下组号平均β１／ｓ平均β２／ｓＪ／ｋｇ•ｍ２平均Ｊ／ｋｇ•ｍ２１－０.０７４０.８０２０.０２２３０.０２２２２－０.０７３０.８０９０.０２２２３－０.０７４０.８１００.０２２１４－０.０