大學物理實驗用扭擺法測量物體的轉(zhuǎn)動慣量ppt課件

1、用扭擺法用扭擺法測物體的轉(zhuǎn)動慣量測物體的轉(zhuǎn)動慣量前言前言n轉(zhuǎn)動慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動慣性大小的物理量，轉(zhuǎn)動慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動慣性大小的物理量，是研究和描述剛體轉(zhuǎn)動規(guī)律的一個重要物理是研究和描述剛體轉(zhuǎn)動規(guī)律的一個重要物理量。量。n它不僅取決于剛體的總質(zhì)量，而且與剛體的它不僅取決于剛體的總質(zhì)量，而且與剛體的形狀、質(zhì)量分布以及轉(zhuǎn)軸位置有關(guān)。形狀、質(zhì)量分布以及轉(zhuǎn)軸位置有關(guān)。n -對于質(zhì)量分布均勻、具有規(guī)則幾何形狀對于質(zhì)量分布均勻、具有規(guī)則幾何形狀的剛體，可以的剛體，可以 通過數(shù)學方法計算出它繞給通過數(shù)學方法計算出它繞給定轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動慣量。定轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動慣量。n -對于質(zhì)量分布不均勻、沒有規(guī)則幾何形對于質(zhì)量

2、分布不均勻、沒有規(guī)則幾何形狀的剛體，用數(shù)學方法計算其轉(zhuǎn)動慣量是相狀的剛體，用數(shù)學方法計算其轉(zhuǎn)動慣量是相當困難的，通常要用實驗的方法來測定其轉(zhuǎn)當困難的，通常要用實驗的方法來測定其轉(zhuǎn)動慣量。動慣量。 常見規(guī)則剛體的轉(zhuǎn)動慣量常見規(guī)則剛體的轉(zhuǎn)動慣量1 1、了解用扭擺測量彈簧扭轉(zhuǎn)常數(shù)的方法；、了解用扭擺測量彈簧扭轉(zhuǎn)常數(shù)的方法；2 2、掌握形狀規(guī)則幾何體、掌握形狀規(guī)則幾何體( (剛體剛體) )轉(zhuǎn)動慣量的測量方法；轉(zhuǎn)動慣量的測量方法；3 3、驗證轉(zhuǎn)動慣量平行軸定理。、驗證轉(zhuǎn)動慣量平行軸定理。實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康膎用游標卡尺測量實心塑料圓柱體的外徑、用游標卡尺測量實心塑料圓柱體的外徑、空心金屬圓筒的內(nèi)外徑?？招慕?/p>

3、屬圓筒的內(nèi)外徑。n測定扭擺的扭轉(zhuǎn)常數(shù)測定扭擺的扭轉(zhuǎn)常數(shù)K。n測定空心金屬圓筒、實心球體與金屬細測定空心金屬圓筒、實心球體與金屬細長桿的轉(zhuǎn)動慣量，并于理論計算值比較，長桿的轉(zhuǎn)動慣量，并于理論計算值比較，求相對誤差。求相對誤差。n改變滑塊在金屬細桿上的位置，驗證轉(zhuǎn)改變滑塊在金屬細桿上的位置，驗證轉(zhuǎn)動慣量的平行軸定理。動慣量的平行軸定理。實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容塑料圓柱體實心球體周期測定儀光電探頭空心金屬 圓柱體載物盤水平儀擋光桿游標卡尺金屬桿滑塊夾具實驗儀器22ITKMIMK 222dKdtI 令令2KI彈簧恢復(fù)力矩彈簧恢復(fù)力矩:轉(zhuǎn)動定律轉(zhuǎn)動定律:得得,微分方程的解微分方程的解:cos()At周期周期:實

4、驗原理實驗原理K的測量的測量2 22 20 00 04 4T TI IK Kp p= =2 22 2 0 01 14 4( () )T TI II IK Kp p= =+ +其中其中221111111 18 8Im DIm D= =2 2 1 12 22 20 04 4I IK KT TT Tp p= =- -平行軸定理平行軸定理20IImx2452IImxI塑料圓柱體、空心金屬圓筒、實心球體和金塑料圓柱體、空心金屬圓筒、實心球體和金屬細桿、屬細桿、 載物盤。載物盤。 滑塊質(zhì)量為：滑塊質(zhì)量為：239.7g實心球體的質(zhì)量為：實心球體的質(zhì)量為：1135.5g金屬細桿的質(zhì)量為：金屬細桿的質(zhì)量為：133.3g待測剛體待測剛體