三線擺實(shí)驗(yàn)報(bào)告(共6頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課 題 用三線擺測(cè)物理的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量教 學(xué) 目 的 1、了解三線擺原理，并會(huì)用它測(cè)定圓盤、圓環(huán)繞對(duì)稱軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 2、學(xué)會(huì)秒表、游標(biāo)卡尺等測(cè)量工具的正確使用方法，掌握測(cè)周期的方法； 3、加深對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量概念的理解。重 難 點(diǎn) 1、理解三線擺測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的原理； 2、掌握正確測(cè)三線擺振動(dòng)周期的方法。教 學(xué) 方 法 講授、討論、實(shí)驗(yàn)演示相結(jié)合 學(xué) 時(shí) 3個(gè)學(xué)時(shí)一、前言轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的量度，它的大小與物體的質(zhì)量及其分布和轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)對(duì)質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體，通過簡(jiǎn)單的外形尺寸和質(zhì)量的測(cè)量，就可以測(cè)出其繞定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。但對(duì)質(zhì)量分布不均勻、外形不規(guī)則的物體，通常要用

2、實(shí)驗(yàn)的方法來測(cè)定其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。三線扭擺法是測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的優(yōu)點(diǎn)是：儀器簡(jiǎn)單，操作方便、精度較高。二、實(shí)驗(yàn)儀器三線擺儀，游標(biāo)卡尺，鋼直尺，秒表，水準(zhǔn)儀三、實(shí)驗(yàn)原理1、原理簡(jiǎn)述：將三線擺繞其中心的豎直軸扭轉(zhuǎn)一個(gè)小小的角度，在懸線張力的作用下，圓盤在一確定的平衡位置左右往復(fù)扭動(dòng)，圓盤的振動(dòng)周期與其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)。懸掛物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不同，測(cè)出的轉(zhuǎn)動(dòng)周期就不同。測(cè)出與圓盤的振動(dòng)周期及其它有關(guān)量，就能通過轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式算出物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。2、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)驗(yàn)公式推導(dǎo)如圖，將盤轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)小角，其位置升高為，增加的勢(shì)能為；當(dāng)盤反向轉(zhuǎn)回平衡位置時(shí)，勢(shì)能，此時(shí)，角速度最大，圓盤具有轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能：則根據(jù)機(jī)械能守恒有： （1）上

3、式中的為圓盤的質(zhì)量，為盤過平衡位置時(shí)的瞬時(shí)角速度，為盤繞中心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。當(dāng)圓盤扭轉(zhuǎn)的角位移很小時(shí)，視圓盤運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧振動(dòng)，角位移與時(shí)間的關(guān)系為： (2)經(jīng)過平衡位置時(shí)最大角速度為將代入（）式整理后得式中的是下盤角位移最大時(shí)重心上升的高度。由圖可見，下盤在最大角位移時(shí)，上盤點(diǎn)的投影點(diǎn)由點(diǎn)變?yōu)辄c(diǎn)，即，而 考慮到，所以因?yàn)楹苄?，用近似公式，有將代入式，即得到圓盤繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)公式設(shè)待測(cè)圓環(huán)對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為。圓盤上放置質(zhì)量為的圓環(huán)后，測(cè)出系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期，則盤、環(huán)總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為上式減去式，便得到待測(cè)圓環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的實(shí)驗(yàn)公式四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、調(diào)節(jié)三線擺立柱腳底螺釘，觀察重錘，從立柱兩側(cè)觀察錘線應(yīng)與立柱

4、平行，此時(shí)立柱已鉛直。2、置水準(zhǔn)器于下圓盤中心，調(diào)節(jié)三懸線長度，使圓盤水平。3、輕輕啟動(dòng)上盤，使動(dòng)盤在懸線扭力的作用下作扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并使某一根懸線已小鏡的中心線為平衡位置扭動(dòng)。4、待動(dòng)盤扭動(dòng)穩(wěn)定，夾角約5度（相當(dāng)于盤上一點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng)距離約8mm），在懸線經(jīng)過平衡位置的瞬間按下秒表。然后懸線以相同方向每經(jīng)過平衡位置一次，數(shù)一個(gè)周期，數(shù)到50個(gè)周期時(shí)按停秒表，記下擺動(dòng)50個(gè)周期的時(shí)間，重復(fù)5次。5、用鋼尺從五個(gè)不同位置測(cè)量定動(dòng)盤之間的間距五次。6、圓環(huán)置于圓盤正中，重復(fù)步驟3、4、5。7、用游標(biāo)卡尺從不同方向測(cè)圓環(huán)內(nèi)外徑個(gè)5次（用于計(jì)算圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的理論值）8、用游標(biāo)卡尺從不同方向測(cè)圓盤直徑5次（用

5、于計(jì)算圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的理論值）9、用游標(biāo)卡尺分別量定、動(dòng)盤懸線孔間距各5次（由此組數(shù)據(jù)間接求出定、動(dòng)盤過懸點(diǎn)的圓的半徑和。10、分別記下圓盤、圓環(huán)的給定質(zhì)量、。五、數(shù)據(jù)表格及數(shù)據(jù)處理全擺動(dòng)次數(shù)50（圓盤）50（圓盤加圓環(huán)）測(cè)量次數(shù)123451234581.6081.6081.7081.7081.9079.5579.6079.5079.7079.501.6321.6321.6341.6341.6381.5911.5921.5901.5941.590平均值（） 圓盤、圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)周期、圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)周期的A類不確定度分量：的B類不確定度（為秒表最小分度值）合成不確定度為： 測(cè)量結(jié)果 同理可得 測(cè)量次數(shù)1234

6、5平均值上、下盤間距478.2478.0478.8478.5478.0上盤孔間距53.4053.2853.4053.2653.32下盤孔間距139.54139.70139.22139.14139.28上、下盤間距與孔間距阿、三量的A類不確定度分量分別為、的B類不確定分量，用鋼尺測(cè)得： （），、用游標(biāo)卡尺測(cè)得： 對(duì)圓盤質(zhì)量（已給定），取測(cè)量結(jié)果 圓盤直徑與圓環(huán)內(nèi)、外徑、測(cè)量次數(shù)12345平均半徑圓盤直徑167.80167.78167.78167.78167.80167.79圓環(huán)外徑136.70136.68136.74136.72136.72136.716圓環(huán)內(nèi)徑70.2070.2270.2070

7、.1670.2070.20圓盤質(zhì)量 圓環(huán)質(zhì)量計(jì)算圓盤、圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的；理論值、：計(jì)算圓盤、圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的實(shí)驗(yàn)值、：圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的不確定度：實(shí)驗(yàn)結(jié)果 測(cè)量值與理論值之間的百分誤差：圓盤：圓環(huán)：六、注意事項(xiàng)1、提醒學(xué)生謹(jǐn)防機(jī)械秒表摔到地上。2、使用游標(biāo)卡尺要注意：主尺上要讀數(shù)的刻度線與游標(biāo)上“0”刻度線對(duì)齊的那根，不是游標(biāo)邊緣所對(duì)準(zhǔn)的那根。3、測(cè)周期是本實(shí)驗(yàn)中最大的誤差源，提醒學(xué)生注意提高測(cè)量精度。4、啟動(dòng)三線擺時(shí)如有晃動(dòng)將造成較大的誤差，所以啟動(dòng)時(shí)應(yīng)注意啟動(dòng)方法：a、儀器要在靜止?fàn)顟B(tài)下開始啟動(dòng)：b：將上盤輕輕扭動(dòng)約5度，隨即轉(zhuǎn)回原處：c：?jiǎn)?dòng)后可連續(xù)轉(zhuǎn)完五個(gè)50次周期，不必重新啟動(dòng)。5、讀數(shù)時(shí)，一定要注意儀器的最小分度值，在最小分度的基礎(chǔ)上再讀一位估計(jì)數(shù)字。七、教學(xué)后記1、本實(shí)驗(yàn)中，用到的測(cè)量工具多，一定要提醒學(xué)生注意測(cè)量