物理设计性实验论文-刚体转动惯量的测量研究

《物理设计性实验论文-刚体转动惯量的测量研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、宁夏大学物理设计性实验论文宁夏大学物理设计性实验论文2011—2012第一学期题目刚体转动惯量的测量研究学院物理电气信息学院专业物理学（师范）姓名学号指导教师完成时间2011-12-27目录1.实验前言…………………………..12.实验预习…………………………..23.实验创新…………………………..54.实验数据及处理…………………..75.实验总结及误差分析…………….126.参考文献………………………….137.致谢……………………………….13实验前言刚体转动惯量的研究摘要：转动惯量是刚体转动惯量大小的量度，测量的实验方法有多种，使用刚体转动实验仪测量的原理、方法如下：由转动定

2、律M=Iβ(1)其中：M为刚体受的外力矩，β为刚体绕定轴转动的角加速度，I为刚体对定轴的转动惯量。刚体在重物的作用下，绕轴转动，实验讨论了合外力矩与刚体转动角加速度的关系以及刚体质量分布改变对转动惯量的影响关键词：转动惯量角速度StudyonmomentofinertiaofrigidbodyAbstract:themomentofinertiaisthemomentofinertiaofrigidbodysizemeasurement,measurementmethodsarevarious,theuseofrigidbodyrotationexperimentinstrumentm

3、easurementprinciple,themethodisasfollows:thelawofrotationM=Ibeta(1)whereinMisarigidbody:theexternaltorque,betaforarigidbodyrotatingaboutafixedaxisangularacceleration,Ithemomentofinertiaofrigidbodyaboutafixedaxis.Rigidbodyunderthefunctionoftheheavyobject,rotatingaroundtheshaft,theexperimentdiscus

4、sednetexternaltorquesandtheangularaccelerationofarigidbodyandrigidbody'smassdistributionontheeffectofmomentofinertiaKeywords:momentofinertiaofangularvelocity实验预习一：实验目的1.用实验方法验证刚体转动规律，并求其转动惯量2.观察刚体转动时合外力矩与转动角加速度的关系3.探究刚体的转动惯量与质量分布的关系二．实验仪器与用具刚体转动仪滑轮秒表砝码米尺游标卡尺三．实验原理⒈具有确定的轴的刚体，在外力矩的作用下，获得角加速度β，它的值与

5、外力矩成正比，与刚体的转动惯量成反比，即刚体的转动规律M=Iβ利用刚体的转动规律，并且利用实验的方法，可以用计算方法测得转动规律根据刚体转动定律，转动系统所受合外力矩M合与角加速度β的关系为M合=Iβ，其中I为该系统对回转轴的转动惯量刚体转动实验仪的合外力矩M合由引线的张力矩M和轴承的摩擦力矩Mf构成，则M-Mf=Iβ,当塔轮转动不太快时，转动时空气阻力可以忽略，轴承的摩擦力矩Mf可以视为恒定。上式可以改为M=Mf+Iβ测出砝码的质量m从静止以以匀加速a下落h时所用的时间为t,而塔轮的角加速度β与砝码的匀加速度a的关系为a=Iβ，则β=2h/Rt2设引线的张力为FT若实验时保持a<

6、时，mg-FT=ma,由FT≈mg，则M=mgR由上三式可以知道：⑴保持M、I、h不变时。改变塔轮半径R,即外力矩M改变，测得各M对应的角加速度β。⑵保持R、I、h不变时,改变砝码质量m,即外力矩M改变，测量各M对应的角加速度β根据实验数据，在毫米方格纸做M—β图线，如果得一条直线，便可证明：M=Mf+Iβ式成立，就验证了刚体转动定律，而且该直线的截距为阻力矩Mf，斜率为转动系统对转轴的转动惯量I2.研究刚体转动与质量分布保持M、R、h不变，若两个重物的位置为X和X5时的转动惯量分别为I和I5，根据平行轴定理，则有I=I0+2M0X2I5=I0+2M0X52其中I0为X=0时的转动惯量

7、，当两次测量M合不变时，根据刚体转动定律，应有I5=I0β5由此可得：β5∕β=2M0X2∕I5+I0∕I5上式反映出重物位置X改变时对转动的影响。根据实验数据，在毫米方格纸上作出β5∕β-X2图线，如果得到一条直线便可以证明I=I0+2M0X2成立，就验证了平行轴定理四．实验内容1.测量质量与下落时间的关系测量的基本内容是：更换不同质量的砝码，测量其下落时间t2.测量半径与下落时间的关系测量的基本内容是：对同一质量的砝码，更换不同的塔轮半径，