用三線擺測物體的轉(zhuǎn)動慣量.ppt.ppt

1、物體的慣性矩用三線擺測量，匯總的慣性矩是表征剛體轉(zhuǎn)動慣量特性的物理量，與剛體質(zhì)量的大小、軸的位置和質(zhì)量旋轉(zhuǎn)軸的分布有關。對于圖形簡單的剛體，可以在數(shù)學上計算圍繞特定軸的慣性矩。但是，對于復雜形狀的剛體，通常通過實驗測量，因為在數(shù)學上很難計算慣性矩，有時不可能。因此，學習測量剛體轉(zhuǎn)動慣量的方法具有實用意義。測量剛體轉(zhuǎn)動慣量的方法有多種，本實驗使用三線扭轉(zhuǎn)法。圖1，三線擺實驗得學習用三線扭法測量物體轉(zhuǎn)動慣量。實驗原理1，固定懸掛線圈中心輪轉(zhuǎn)動慣量i. 3線鐘擺在比周圍小的同心圓周圍創(chuàng)建內(nèi)部等邊三角形，如圖1所示，然后在三角形的三個頂點處，在三條金屬線、三條金屬線、三條金屬線、圖1、3線鐘擺位于上方

2、的水平小圓盤下對稱連接，小圓盤可以圍繞自身的垂直軸旋轉(zhuǎn)。當均勻圓盤(以下懸掛圓盤)為水平、三線等長度時，在上小圓盤平滑轉(zhuǎn)動，由于懸掛線的張力，繞上下圓盤的中心連接軸在00個周期內(nèi)重復扭轉(zhuǎn)動作。如果停止盤超出平衡位置，以一個方向的最大角度位移旋轉(zhuǎn)，則整個停止板的位置也將升高h。如果平衡位置的位為零，則停止盤升高h時的動能等于0，位能量為：也就是說，m是停止盤的質(zhì)量，g是重力加速度。旋轉(zhuǎn)車輪在達到最大角度位移時向相反方向旋轉(zhuǎn)，通過位置平衡位置時，位置能量和平衡動能為零，旋轉(zhuǎn)動能為中心I。停止盤的慣性矩，0是停止盤通過平衡位置時的角速度。如果省略摩擦力的影響，則可以證明機械能準尉的定律E1E2，即m

3、gh，懸浮圓盤的旋轉(zhuǎn)角度小，則懸浮圓盤的角度位移和時間的關系。也就是說，公式中是瞬時t的停止板位移，0是懸浮盤的最大角度位移，也就是說，每個振幅，t是周期。角速度是角位移對時間的一階導數(shù)。(1)在通過平衡位置的瞬間，每個速度的絕對值為：(2)基準(1)和(2)基準：(3) l是懸掛線的長度，(r是懸掛在中心的距離，可以從圖2中獲得：實現(xiàn)值：因為偏轉(zhuǎn)很長，(4)以2中心軸為中心的圓的慣性矩測量I質(zhì)量為m的環(huán)懸掛，使兩個中心軸重合，圖2三線擺原理，系統(tǒng)。如果繞中心軸旋轉(zhuǎn)的持續(xù)時間為T1，則總慣性矩為：(6)圓繞中心軸的轉(zhuǎn)動慣量是(7) (6)，(7)兩種表達式用于測量繞中心軸的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)刻度盤計算

4、公式。已知圓盤、繞圓的中心軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動慣量的理論公式分別是圓盤上小孔的半徑、R1的圓環(huán)面外半徑、R2的圓環(huán)面內(nèi)半徑。將實驗結(jié)果與理論計算結(jié)果進行比較，計算測量誤差。實驗知識點1，剛體的慣性矩：2，剛體的旋轉(zhuǎn)動能：3，簡單諧波運動定律：4，機械能守恒和轉(zhuǎn)換定律：實驗設備，三線擺，物理平衡，水平，停止表，游泳標尺在實驗內(nèi)容和一級停止盤的任意兩個懸掛之間放置液位計，調(diào)整小圓盤角上的三個調(diào)節(jié)旋鈕，更改三個懸掛線長度，直到圓盤水平，并用緊固螺釘固定三個調(diào)節(jié)旋鈕。2平滑地移動圓盤(最大轉(zhuǎn)角控制約50)，使用停止表測量用停止輪擺動50次所需的時間，并重復平均3次以獲得停止盤的擺動循環(huán)t。用正牌測量上面的時間時，如果停止盤通過平衡位置時開始倒數(shù)，計算5，4，3，2，1，0，0，那么就有計數(shù)準備過程，也要開始正牌，這樣就不會有幾個周期。3將兩個中心軸重合的環(huán)放在懸掛要測試的環(huán)的板上，并按照上述方法求出環(huán)和懸架的共同振動周期T1。4分別測量小圓盤和三個懸掛圓盤的懸掛點之間的距離a和b，分別求出其平均值，計算從懸掛點到中心的距離r和r(r和r分別是邊長a和b的等邊三角形外接圓的半徑)。5計算兩個圓盤之間的垂直距離h，圓環(huán)的內(nèi)徑和外徑稱為懸掛在2R1，2R2 6的圓盤m和環(huán)質(zhì)量m。7計算測量誤差。數(shù)據(jù)記錄和處理=兩個圓盤之間的垂直距離=懸掛板質(zhì)量m=環(huán)形質(zhì)量M=，討論點：1