轉(zhuǎn)動慣量的測定課件

1、大學(xué)物理實驗-預(yù)習(xí)導(dǎo)航轉(zhuǎn)動慣量的測定 北京工業(yè)大學(xué) 楊萍大學(xué)物理實驗-預(yù)習(xí)導(dǎo)航轉(zhuǎn)動慣量的測定內(nèi)容介紹1，背景介紹2，實驗原理3，儀器介紹4，操作指南5，數(shù)據(jù)處理要求內(nèi)容介紹1，背景介紹一、背景介紹轉(zhuǎn)動慣量剛體轉(zhuǎn)動時慣性大小的量度，是表明剛體特性的一個物理量剛體轉(zhuǎn)動慣量除了與物體密度分布有關(guān)外，還與轉(zhuǎn)動軸的位置和質(zhì)量分布即形狀，大小和密度分布有關(guān)如果剛體形狀簡單，且質(zhì)量分布均勻，可以直接計算出他繞特定軸的轉(zhuǎn)動慣量，對與形狀復(fù)雜，質(zhì)量分布不均勻的剛體，計算將非常困難往往需要用實驗方法測定例如：機(jī)械零部件，電機(jī)轉(zhuǎn)子以及槍炮的彈丸等等一、背景介紹轉(zhuǎn)動慣量剛體轉(zhuǎn)動時慣性大小的量度，是表明剛體特性轉(zhuǎn)動慣量

2、的測定一般都是使剛體以一定形式運(yùn)動通過表征這種運(yùn)動特征的物理；量與轉(zhuǎn)動慣量的關(guān)系，進(jìn)行轉(zhuǎn)換測量在這里我們給大家介紹幾種轉(zhuǎn)動慣量的測量方法剛體轉(zhuǎn)動，扭擺和三線懸盤剛體轉(zhuǎn)動是使整個系統(tǒng)轉(zhuǎn)動起來，而扭擺和三線懸盤則是使物體扭轉(zhuǎn)擺動由擺動周期及其它參量來測定轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量的測定一般都是使剛體以一定形式運(yùn)動通過表征這種運(yùn)動轉(zhuǎn)動慣量的測定課件二、實驗原理根據(jù)轉(zhuǎn)動定理，轉(zhuǎn)動慣量為I的剛體受到合外力矩為M時，要繞固定軸轉(zhuǎn)動。設(shè)轉(zhuǎn)動角加速度為，則有 在本實驗中，剛體的外力矩是細(xì)線張力矩和摩擦力矩。T為細(xì)線張力，與垂直；r為塔輪半徑。當(dāng)略去滑輪及細(xì)線質(zhì)量、滑輪軸上的摩擦力，并認(rèn)為細(xì)線長度不變時，m以勻加速下落。

3、并有 g為重力加速度。砝碼m由靜止開始下落高度h所用時間為t，則 又因 所以由（1）（4）式有 二、實驗原理根據(jù)轉(zhuǎn)動定理，轉(zhuǎn)動慣量為I的剛體受到合外力矩為M實驗過程中，保持ga,則有 （1）、如果保持r、h及 位置不變。在裝置調(diào)好后 保持 不變，改變m，測出相應(yīng)下落時間t，有 其中， ，在直角坐標(biāo)紙上作 圖，如得一直線，則表明轉(zhuǎn)動定理成立，并由直線斜率k可求得轉(zhuǎn)動慣量I.只要保持 的位置不變，剛體的轉(zhuǎn)動慣量I就不變。在實驗裝置中可以選擇不同的r，對于每一個選定的r，改變m就可以得到一條直線，由選定不同的r所求出的I應(yīng)該是相同的。（2）、如果保持h、m及 位置不變，改變r，并認(rèn)定 不變，則根據(jù)（

4、6）式有轉(zhuǎn)動慣量的測定課件在直角坐標(biāo)紙上作 圖，根據(jù)此圖求得轉(zhuǎn)動慣量I。實驗裝置可以改變 的位置，對于每一個選定的 位置，求得相應(yīng)的轉(zhuǎn)動慣量。（3）將 變換不同的位置或變換不同的質(zhì)量，可觀測質(zhì)量不同和質(zhì)量分布不同對轉(zhuǎn)動慣量的影響。例如實驗中將 由鐵柱換成鋁柱，在其他條件不變的情況下測出m下落時間，由公式判斷轉(zhuǎn)動慣量的大小。說明在相同軸線及質(zhì)量分布條件下，質(zhì)量大的物體轉(zhuǎn)動慣量也大。轉(zhuǎn)動慣量的測定課件三、儀器介紹儀器描述本實驗裝置如圖1所示。開始實驗。計時用停表。三、儀器介紹儀器描述開始實驗。計時用停表。轉(zhuǎn)動慣量的測定課件轉(zhuǎn)動慣量的測定課件儀器描述:A是一個具有不同半徑的塔輪，兩邊對稱地伸出兩根有

5、等分刻度的均勻細(xì)桿，細(xì)桿上有可移動的圓柱，它們一起組成一個可以繞固定軸轉(zhuǎn)動的剛體系。塔輪上繞一細(xì)線，通過滑輪C與砝碼m相連。當(dāng)m下落時，通過細(xì)線對剛體施加力矩?；喌闹Ъ芸梢陨?，以保證當(dāng)細(xì)線繞塔輪的不同半徑時，都與轉(zhuǎn)動軸保持垂直?；喖苌嫌幸粋€標(biāo)記F，用來判斷砝碼的起始位置。實驗前先取下塔輪，換上鉛直準(zhǔn)釘，調(diào)節(jié)底腳釘，可以使軸豎直。調(diào)好軸線豎直后，再換上塔輪，轉(zhuǎn)動合適后用固定螺絲G固定住即可開始實驗。計時用停表。儀器描述:A是一個具有不同半徑的塔輪，兩邊對稱地伸出兩根有等 四、操作指南調(diào)整塔輪軸線垂直調(diào)整塔輪壓緊螺釘，使塔輪既能靈活轉(zhuǎn)動又不晃動調(diào)整滑輪位置，使細(xì)線水平并與塔輪相切計時要從砝碼在F處開始，落地止數(shù)據(jù)處理：根據(jù)表中數(shù)據(jù)，作圖，根據(jù)此圖求出轉(zhuǎn)動慣量根據(jù)公式（）設(shè)計記錄表，根據(jù)表中數(shù)據(jù)作圖，根據(jù)此圖求出轉(zhuǎn)動慣量根據(jù)表數(shù)據(jù)，說明質(zhì)量及質(zhì)量分布對轉(zhuǎn)動慣量的影響，寫出必要結(jié)論 四、操作指南五、數(shù)據(jù)處理要求將原始數(shù)據(jù)及計算結(jié)果列于表中計算出儀器彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)k計算出各種形狀物體轉(zhuǎn)動慣量，要考慮不確定度，要寫出測量結(jié)果，并與理論值比較計算百分誤差五、數(shù)據(jù)處理要求將原始數(shù)據(jù)及計算結(jié)果列于表中10.0015.0020