2023年實驗報告用扭擺法測定物體的轉(zhuǎn)動慣量

扭擺法測定物體的轉(zhuǎn)動慣量實驗原理：A.扭擺運動一一角簡諧振動M=k6(1)(1)(1)△M=I尸此角諧振動的周期為(1)(2)A式中，《為彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)式中，1為物體繞轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量。.彈簧的扭轉(zhuǎn)系數(shù)《的測定:A實驗中用一個幾何形狀規(guī)則的物體，它的轉(zhuǎn)動慣量可以根據(jù)它的質(zhì)量和幾何尺寸用理論公式直接計算得到，4再由實驗數(shù)據(jù)算出本儀器彈簧的《值。方法如下：1(A)測載物盤擺動周期，由(2)式其轉(zhuǎn)動慣量為/=7204M,a(2)塑料圓柱體放在載物盤上，測出擺動周期不，由(2)式其總轉(zhuǎn)動慣量為1=￡產(chǎn)'4/(3)塑料圓柱體的轉(zhuǎn)動慣量理論值為—mD:8則由片=乙一〃，得Tl~T°（周期我們采用多次測量求平均值來計算）a.測任意物體的轉(zhuǎn)動慣量力若要測定其它形狀物體的轉(zhuǎn)動慣量，只需將待測物體安放在本儀器頂部的各種夾具上，測定其擺動周期，即力可算出該物體繞轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動慣量。心根據(jù)2內(nèi)容，載物盤的轉(zhuǎn)動慣量為待測物體的轉(zhuǎn)動慣量為/=T:-1‘4穴1"mi.轉(zhuǎn)動慣量的平行軸定理Z=Zc+fnx3A實驗內(nèi)容與規(guī)定：a必做內(nèi)容：熟悉扭擺的構(gòu)造及使用方法，以及轉(zhuǎn)動慣量測試儀的使用方法。調(diào)整扭擺基座底腳螺絲，使水平儀的氣A泡位于中心。（認真閱讀儀器使用方法和實驗注意事項）2X測定扭擺的彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)寫出￡=彳土/太。：2.測定塑料圓柱（金屬圓筒）的轉(zhuǎn)動慣量〃。并與理論值比較，求相對誤差。M.測定金屬細桿+夾具的過質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣量4。站.滑塊對稱放置.在細桿兩邊的凹槽內(nèi)，改變滑塊在金屬細桿上的位置.，驗證轉(zhuǎn)動慣量平行軸定理。

數(shù)據(jù)記錄:一、測定彈簧的扭轉(zhuǎn)系數(shù)X及各種物體的轉(zhuǎn)動慣量：A表格；0.01sK=4tPK=4tPK=4tP玄二笈士然二Nm.9K=4tP玄二笈士然二Nm.9Nm物體名稱質(zhì)量mfkg幾何尺寸④/I。-?m周期T#ms轉(zhuǎn)動慣量理論值“叱姐.舟a轉(zhuǎn)動慣量實驗值UdO^kgm2)相對誤差金屬4我物盤1%塑料圓柱體4看A=-冽2>O[=今邛-%4n金屬A圓筒%弓=3例+耳)OOfi4—%金屬細桿A+夾具看二、驗證平行軸定理:表格二:滑塊位置（"cm）5.0010.0015.0020.0025.00擺動周期（7/幽S）平均周期（了/盛）7箱=%+2儂2+乙相對誤差皿Ph1V.Mm=4MU*/4=2[4*》以矗坡井+以狀內(nèi)）+看明1取不收]滑塊的總轉(zhuǎn)動慣量為：,612A磷據(jù)解決：（規(guī)定同學(xué)們寫出具體的計算過程）4業(yè)=Nm.K=K±LK=Nm2.計算物體的轉(zhuǎn)動慣量（公式見表格）A3.驗證平行軸定理（公式見表格）拓展與設(shè)計內(nèi)容：（實驗方法環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)表格自行設(shè)計）。M.滑塊不對稱時平行軸定理的驗證,并與滑塊對稱放置的結(jié)果進行對比。3.測量某種不規(guī)則物體的轉(zhuǎn)動慣量。2注意事項：.由于彈簧的扭轉(zhuǎn)系數(shù)不是固定常數(shù)，與擺角有關(guān)，所以在實驗中測周期時擺角應(yīng)相同（例如均取180）0.給扭擺初始擺角是應(yīng)逆時針旋轉(zhuǎn)磁柱,避免彈簧振動，且放手時盡量避免對磁柱施力。.被測物件避免磕碰。思考題：△（1）數(shù)字計時儀的儀器誤差為0.01s,實驗中為什么要測量20個周期？2M如何用轉(zhuǎn)動慣量測試儀測定任意形狀物體繞特定軸的轉(zhuǎn)動慣量？（3）在用扭