用三線擺法測定物體的轉(zhuǎn)動慣量ppt課件

1、用三線擺法測定物體的轉(zhuǎn)動慣量,實驗?zāi)康?1.學(xué)會用三線擺法測定轉(zhuǎn)動慣量 2.學(xué)會用累積放大法測量周期運動的周期,三線擺類似單擺：是擺的一種。（扭擺、復(fù)擺）,累積放大法：通過測多個周期求一個周期,實驗儀器,1FB210型（單支架）三線擺轉(zhuǎn)動慣量實驗儀。 2FB213A型數(shù)顯計時計數(shù)毫秒儀。 3米尺、游標卡尺,上圓盤,吊線,立柱,下圓盤,光電門,底座,儀器水平 調(diào)整螺絲,轉(zhuǎn)動手柄,圓盤水平儀,吊線調(diào)節(jié)螺絲,吊線固定螺絲,儀器水平儀,實驗原理,轉(zhuǎn)動慣量是剛體轉(zhuǎn)動慣性的量度 （類似：質(zhì)量是物體慣性的量度）,物體對某軸的轉(zhuǎn)動慣量越大，則繞該軸轉(zhuǎn)動時，角速度就越難改變。,三線擺法是通過扭轉(zhuǎn)運動測量轉(zhuǎn)動慣量

2、的一種方法。,角速度單位時間轉(zhuǎn)過的角度（類似速度）,在外力作用下，形狀和大小都不發(fā)生變化的物體是理想模型,同一個剛體對不同轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量是不同的,轉(zhuǎn)動慣量與剛體的質(zhì)量、形狀及轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān).,上盤吊起，二圓盤面均被調(diào)節(jié)成水平，二圓心在同一垂直線上。,三線擺：是將半徑不同的二圓盤，用三條等長的線聯(lián)結(jié)而成。,改變下盤的轉(zhuǎn)動慣量（質(zhì)量、質(zhì)量分布）時，扭轉(zhuǎn)周期發(fā)生變化。,下盤可繞中心線扭轉(zhuǎn)，其扭轉(zhuǎn)周期和下盤的質(zhì)量和質(zhì)量分布有關(guān)。,三線擺就是通過測量它的扭轉(zhuǎn)周期，求出任一質(zhì)量已知物體的轉(zhuǎn)動慣量。,轉(zhuǎn)動慣量可以疊加 (和質(zhì)量一樣）,現(xiàn)改變下盤的質(zhì)量，如加一物體在下盤上，,例如，設(shè)下盤對O1O2軸原來的轉(zhuǎn)動

3、慣量是I0，,下盤的轉(zhuǎn)動慣量變?yōu)镮1,I1= I0 +I,I 是所加一物體的轉(zhuǎn)動慣量,轉(zhuǎn)動慣量時，扭轉(zhuǎn)周期也隨之變化,由理論推導(dǎo)可得下圓盤的轉(zhuǎn)動慣量和轉(zhuǎn)動周期間的關(guān)系：,當下盤轉(zhuǎn)動角度很小，略去空氣阻力時，扭擺的運動可近似看作簡諧運動（簡諧振動）,機械振動：物體圍繞一固定 位置往復(fù)運動.,簡諧振動：最簡單最基本的振動,加待測物體m后：,I1= I0 +I,I= I1 -I0,廣州：g=9.788 m/s2,實驗內(nèi)容,用三線擺測量圓環(huán)繞通過圓心（質(zhì)心），且垂直于圓平面的軸（OO軸）的轉(zhuǎn)動慣量。,理論值：,當研究物體整體運動時，可以用來代表整個物體運動的點,請大家看指導(dǎo)書P5，結(jié)合儀器（先不動手）

4、，思考：,1、實驗前要調(diào)什么？為什么？,2、如何調(diào)節(jié)？,3、計時儀如何使用？,4、測量時要注意什么？,1、實驗前要調(diào)什么？為什么？,2、如何調(diào)節(jié)？,調(diào)：水平、三線等長,支架水平：調(diào)底座3螺絲使上盤水平儀的氣泡在中間,公式推導(dǎo)時要求兩盤平行三線等長,水平使轉(zhuǎn)軸與圓盤垂直,技巧：根據(jù)氣泡所在方位（高），確定要調(diào)的螺絲，及方向。,注意：氣泡移動遲緩，當氣泡正在移動時，暫停調(diào)節(jié)。,三線等長：,2、如何調(diào)節(jié)？,調(diào)三線長度，使下盤水平儀的氣泡在中間,三線長度的調(diào)節(jié)：先放松相應(yīng)的固定螺絲，改變線長，至下盤氣泡到中間為止,調(diào)節(jié)探頭，使下盤側(cè)面的指針可在探頭缺口中自由橫掃。,3、計時儀如何使用？,轉(zhuǎn)動角度很小

5、，小于5.,4、測量時要注意什么？,待測圓環(huán)的中心軸與盤的 中心軸重合,利用轉(zhuǎn)動手柄，轉(zhuǎn)動力度適中,圓盤上鋼針轉(zhuǎn)動的平衡位置應(yīng)在傳感器處,實驗步驟：,1調(diào)整三線擺裝置：,使之水平、三線等長,2、測量周期T0 、T1，各測5次20個周期,T0 ：下盤（不加物體）的周期 T1 ：加了圓環(huán)的周期,3、用游標卡尺分別測量出上下圓盤中每個懸點間的距離a、b，各3次。算出平均值，由此求出上、下圓盤懸點到轉(zhuǎn)軸的距離半徑。,5、用米尺測出H，測3次。,4、游標卡尺分別測量出待測圓環(huán)的直徑5次,6、記錄下圓盤和待測圓環(huán)的質(zhì)量m0、 m,下盤質(zhì)量 m0 = g ，待測圓環(huán)質(zhì)量 m = g,數(shù)據(jù)處理,廣州：g=9.788 m/s2,1、算出待測圓環(huán)的測量結(jié)果,已知理想圓環(huán)繞中心軸轉(zhuǎn)動慣量的計算公式為,與理論值計算值比較，求相對誤差,相對誤差,統(tǒng)一國際單位制,1用三線擺測剛體轉(zhuǎn)動慣量時，為什么必須保持下盤水平？,思考討論,2測量圓環(huán)的轉(zhuǎn)動慣量時，若圓環(huán)的轉(zhuǎn)軸與下盤轉(zhuǎn)軸