《大学物理实验》课程教学课件（PPT讲稿）力学——三线摆测刚体转动惯量

Jnner Mangolia Vniersity af Science and Jechnology检旺子教的电子课件内蒙古科技大学大学物理实验中心

1 Inner Mongolia University of Science and Technology 内蒙古科技大学大学物理实验中心

Jnner Mangolia Vniersity o Science and Sechnology电子课件用三线摆测物体的转动惯量内蒙古科技大学大学物理实验中心

2 Inner Mongolia University of Science and Technology 内蒙古科技大学大学物理实验中心 用三线摆测物体的转动惯量

Jnner Mangolia niversity of Science and Sechnology目录简介电子课件实验目的实验仪器实验原理实验内容注意事项数据记录内蒙古科技大学大学物理实验中心3

3 Inner Mongolia University of Science and Technology 内蒙古科技大学大学物理实验中心  简介  实验目的  实验仪器  实验原理  实验内容  注意事项  数据记录 目 录

Jnner Mangolia Uniersity af Science and Sechnology简介电子课件口转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定的形式运动。通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量之间的关系，进行转换测量。测量刚体转动惯量的方法有多种，三线摆法（three-wirependulum）具有设备简单、直观、操作方便、精度较高的优点。内蒙古科技大学大学物理实验中心

4 Inner Mongolia University of Science and Technology 内蒙古科技大学大学物理实验中心 简 介  转动惯量的测量，一般都是使刚体以一 定的形式运动。通过表征这种运动特征 的物理量与转动惯量之间的关系，进行 转换测量。测量刚体转动惯量的方法有 多种，三线摆法(three-wire pendulum)具有设备简单、直观、操 作方便、精度较高的优点

Jnner Mangolia Vniversity af Science and Sechnology实验目的电子课件1了解三线摆原理，并会用它测定圆盘圆环绕对称轴的转动惯量。口2.学会秒表、游标卡尺等测量工具的正确使用方法，掌握测周期的方法口3.加深对转动惯量概念的理解内蒙古科技大学大学物理实验中心5

5 Inner Mongolia University of Science and Technology 内蒙古科技大学大学物理实验中心 实验目的  1.了解三线摆原理，并会用它测定圆盘、 圆环绕对称轴的转动惯量。  2.学会秒表、游标卡尺等测量工具的正 确使用方法，掌握测周期的方法。  3.加深对转动惯量概念的理解

Jnner Mangolia Vniersity af Science and Jechnology实验仪器电子课件口三线摆，待测样品（圆环一个、圆柱体两个），米尺，秒表，卷尺，游标卡尺物理天平。内蒙古科技大学大学物理实验中心6

6 Inner Mongolia University of Science and Technology 内蒙古科技大学大学物理实验中心 实验仪器  三线摆，待测样品(圆环一个、圆柱体 两个)，米尺，秒表，卷尺，游标卡尺， 物理天平

Jnner Mangalia Vniversity af Scienceand Sechnology实验原理电子课件三线摆仪中的下圆盘在小角度摆动时为简谐振动，其振动微分方程为：内蒙古科技大学大学物理实验中心

7 Inner Mongolia University of Science and Technology 内蒙古科技大学大学物理实验中心 实验原理 三线摆仪中的下圆盘在小角度摆动时为简谐振动，其振动微 分方程为：

Jnner Mangolia Vniersity o Science and Sechnologyd'emogRr0-0dt?HI电子课件HI.得下圆盘转动惯量：则振动周期为：T=2元mogRrmogRrT?I。4元2H式中：m.为下圆盘质量（从圆盘上读出）r、R为上、下圆盘线孔到盘心的距离T为圆盘的摆动周期H为上下圆盘之间的垂直距离内蒙古科技大学大学物理实验中心8

8 Inner Mongolia University of Science and Technology 内蒙古科技大学大学物理实验中心 2 0 2 0 +  = 0 d m gRr dt HI   则振动周期为： 0 0 0 = 2 HI T m gRr  得下圆盘转动惯量： 2 0 0 0 2 4 = m gRrT I  H 式中： 为下圆盘质量（从圆盘上读出） 为上、下圆盘线孔到盘心的距离 为圆盘的摆动周期 为上下圆盘之间的垂直距离 m0 r R 、 T0 H

Jnner Mangalia Vniversity of Science and Fechnology加圆环后若测得摆动周期为T，则圆环转动惯量电子课gRr(m。 +m)T? -m.T?4元2H2其中m为圆环的质量。圆盘和圆环对过中心轴转动惯量的理论值分别为：件J=-m(R+R)Jo-号mR2式中RR、R分别为圆盘半径、圆环的内径和外径。内蒙古科技大学大学物理实验中心9

9 Inner Mongolia University of Science and Technology 内蒙古科技大学大学物理实验中心 加圆环后若测得摆动周期为 T ，则圆环转动惯量： ( ) 2 2 2 2 0 0 0 4 = + −     gRr I m m T m T  H 其中 m 为圆环的质量。 圆盘和圆环对过中心轴转动惯量的理论值分别为： 2 0 0 0 1 2 J m R = 2 2 1 2 1 2 J m R R = + ( ) 式中 R R R 0 1 2 、 、 分别为圆盘半径、圆环的内径和外径

Jnner Mangolia Vniversity af Science and Sechnology实验内容调节三线摆底座螺丝，使三线摆底座水平。1、电子课2、置水准仪于下圆盘中心，调节三悬线长度，使圆盘水平3、使下圆盘静止，轻轻启动上盘，使下圆盘开始摆动，要求摆角不超过5度（相当于摆线下端水平移动范围不超过8mm）。件4、在悬线经过平衡位置的瞬间按下秒表，然后悬线以相同方向每经过平衡位置一次，数一个周期，数到50个周期时按停秒表，记下摆动50个周期的时间，重复5次内蒙古科技大学大学物理实验中心10

10 Inner Mongolia University of Science and Technology 内蒙古科技大学大学物理实验中心 实验内容 1、调节三线摆底座螺丝，使三线摆底座水平。 2、置水准仪于下圆盘中心，调节三悬线长度，使圆盘水平。 3、使下圆盘静止，轻轻启动上盘，使下圆盘开始摆动，要 求摆角不超过5度（相当于摆线下端水平移动范围不超过 8mm）。 4、在悬线经过平衡位置的瞬间按下秒表，然后悬线以相同 方向每经过平衡位置一次，数一个周期，数到50个周期时 按停秒表，记下摆动50个周期的时间，重复5次