实验报告-用扭摆法测定物体转动惯量x
时间：2020-09-23 20:37:52 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
扭摆法测定物体的转动惯量
实验原理:
?扭摆运动一一角简谐振动
此角谐振动的周期为
式中，一」：为弹簧的扭转常数式中， 一为物体绕转轴的转动惯量。
?弹簧的扭转系数匚的测定：
实验中用一个几何形状规则的物体，它的转动惯量可以根据它的质量和几何尺寸用理论公式直 接计算得到，
再由实验数据算出本仪器弹簧的 丿：值。方法如下：
测载物盘摆动周期 I ,由(2)式其转动惯量为
塑料圆柱体放在载物盘上，测岀摆动周期 '」，由(2)式其总转动惯量为
塑料圆柱体的转动惯量理论值为
则由!,得
Ti- TQ （周期我们采用多次测量求平均值来计算）
?测任意物体的转动惯量:
若要测定其它形状物体的转动惯量，只需将待测物体安放在本仪器顶部的各种夹具上，测定其 摆动周期，即
可算出该物体绕转动轴的转动惯量。
根据2内容，载物盘的转动惯量为
待测物体的转动惯量为
?转动惯量的平行轴定理
I = Ic + 加 x'
实验内容与要求：
必做内容:
熟悉扭摆的构造及使用方法，以及转动惯量测试仪的使用方法。调整扭摆基座底脚螺丝，使 水平仪的气
泡位于中心。（认真阅读仪器使用方法和实验注意事项）
测定扭摆的弹簧的扭转常数 匚,写出 匸--1 —
测定塑料圆柱（金属圆筒）的转动惯量 ‘」。并与理论值比较，求相对误差
测定金属细杆+夹具的过质心轴的转动惯量
滑块对称放置在细杆两边的凹槽内，改变滑块在金属细杆上的位置，验证转动惯量平行轴定 理。
数据记录：
TOC \o "1-5" \h \z 一、测定弹簧的扭转系数 匚及各种物体的转动惯量 ：
表格一： ?.-→
■ - ~ 0.01s
物体
名称
质量
jw∕?
几何尺寸
/沪朋
周期
7[lms
转动惯量理论值
ΓJ(iO-*?√)
转动惯量实验值
Jvo-a?√)
相对误
差
金属 载物盘
To
—
?
塑料
圆柱体
^ = -^tSn
1 S Q
S / ~h
AJ
金属
圆筒
?
G =如(Z?+Γg)
G 4^T, ζ
?
金属细
杆
+夹具
E
爲」
TOC \o "1-5" \h \z \o "Current Document" K = KiIhK= Nm
、验证平行轴定理：
表格二：
=
。
；总
= ；ι?=
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
滑块位置（刃圳）
摆动周期（T佩）
平均周期（Tj潮S）
=( M"iffli)
:犷甌?rni)
相对误差
滑块的总转动惯量为：
几ζz ?t*f- +jQi?∣?) + jyw1jl
TOC \o "1-5" \h \z 数据处理： （要求同学们写岀详细的计算过程 ）
=?χ,=
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JTa =JL = OOi5 .
r_; T ?l[ = ItX ∣(芻$ +4(如f
-J-I .1-l√ ■. 、匚 ；
上一 .'L； 2. __ __L
计算物体的转动惯量（公式见表格）
3 ?验证平行轴定理（公式见表格）
拓展与设计内容： (实验方法步骤、数据表格自行设计)
拓展与设计内容： (实验方法步骤、数据表格自行设计)
1 ?滑块不对称时平行轴定理的验证，并与滑块对称放置的结果进行对比。
测量某种不规则物体的转动惯量。
注意事项：
1.由于弹簧的扭转系数不是固定常数，与摆角有关，所以在实验中测周期时摆角应相同(例如 均取)。
2?给扭摆初始摆角是应逆时针旋转磁柱，避免弹簧振动，且放手时尽量避免对磁柱施力。
被测物件避免磕碰。
思考题：
数字计时仪的仪器误差为 0.01s ,实验中为什么要测量 20个周期？
如何用转动惯量测试仪测定任意形状物体绕特定轴的转动惯量？
在用扭摆测定物体转动惯量实验中，弹簧扭转系数越大，摆动周期是否越大？
实验中测量物体摆动周期时，摆角为何要取确定值，你认为摆角取多少合适?
