大學物理實驗 用扭擺法測量物體的轉(zhuǎn)動慣量

用扭擺法

測物體的轉(zhuǎn)動慣量

理學院物理實驗教學中心

張曉俊助教前言轉(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)律的一個重要物理量。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)。--對于質(zhì)量分布均勻、具有規(guī)則幾何形狀的剛體，可以通過數(shù)學方法計算出它繞給定轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動慣量。--對于質(zhì)量分布不均勻、沒有規(guī)則幾何形狀的剛體，用數(shù)學方法計算其轉(zhuǎn)動慣量是相當困難的，通常要用實驗的方法來測定其轉(zhuǎn)動慣量。

常見規(guī)則剛體的轉(zhuǎn)動慣量1、了解用扭擺測量彈簧扭轉(zhuǎn)常數(shù)的方法；2、掌握形狀規(guī)則幾何體(剛體)轉(zhuǎn)動慣量的測量方法；3、驗證轉(zhuǎn)動慣量平行軸定理。實驗?zāi)康挠糜螛丝ǔ邷y量實心塑料圓柱體的外徑、空心金屬圓筒的內(nèi)外徑。測定扭擺的扭轉(zhuǎn)常數(shù)K。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，求相對誤差。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。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令彈簧恢復(fù)力矩:轉(zhuǎn)動定律:得,微分方程的解:周期:實驗原理K的測量設(shè)金屬載物盤繞垂軸的轉(zhuǎn)動慣量是I0，測出其擺動周期為T0，則

待測物圓柱對其質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣量理論值為I1，測出其與載物盤的復(fù)合體擺動周期為T

，則由前兩式可得到平行軸定理塑料南圓柱傳體、揪空心桐金屬止圓筒牲、實心球體服和金舍屬細鴿桿、載物族盤?；瑝K骨質(zhì)量僵為：23斯9.振7g實心慶球體補的質(zhì)橫量為丈：11憑35渴.5溝g金屬坡細桿碌的質(zhì)免量為衛(wèi)：13辜3.小3g待測臘剛體儀器亡調(diào)水婆平氣泡改居中游標矮卡尺檢使用讀數(shù):1削5.駁90桶mm周期織測定雀儀注意古事項由于欲彈簧老的扭屠轉(zhuǎn)常雄數(shù)K值不級是固嘗定常叨數(shù)，手它與稻擺動粘角度岡略有厚關(guān)系涉，實濤驗中括擺角齡在90毯o左右亮為宜職。光電京探頭伙宜放亡置在夕擋光暖桿的拘平衡喉位置唐處，度擋光括桿不培能和腿它相芽接觸踩，以窩免增炭大摩予擦力稅矩。機座場應(yīng)保澆持水伴平狀曬態(tài)。圓柱復(fù)、圓撞筒放贈置時厲要放扒正不跳可斜強放。在安朱裝待域測物邀體時絕，其披支架銅必須需全部堵套入棟