黑龙江八一农垦大学：《大学物理实验》课程教学资源（PPT讲稿）用扭摆法测定物体转动惯量

用扭摆法测定物体 转动惯量

【实验目的】 1.扭摆测定几种不同形状物体的转动惯 量和弹簧的扭转系数,并与理论值进 行比较。 2.验证质量分布定理

【实验仪器】 1.TH-2转动惯量测试仪,塑料圆柱, 金属空心圆筒,实心球,金属细长杆等 2.TH-2型数字式计时仪 门口

【预习思考题】 1.为什么质量相同的物体其转动惯量不 相同。 2.一个质量分布不均匀的物体,如何测 量绕某特定转轴的转动惯量

【实验原理】 物体在水平面内转过一角度后,在弹 簧力的作用下,物体就开始绕垂直轴做 往复扭转运动,根据胡克定律,M=-Kθ K为弹簧的扭转系数,根据转动定律, 得M=IB,B为物体绕转轴的转动惯量,B为 角加速度。令a=,得=“0=-K=-00,角 加速度与角位移成正比,方向相反此方 程的解为=40s(+)。此谐振动的周期为

 M  K M  I   2 K I   2 2 2 d K dt I            Acost   2 T    2 I K 

本实验首先测定一个物体的摆动周 期.它的转动惯量Ⅰ可以根据它的质量 和几何尺寸用理论公式直接计算可得。 算出仪器弹簧的K,然后测定其他形状 物体的摆动周期,由公式算出该物体的 转动惯量

【实验步骤】 测量五种不同形状有规则物体的转动 惯量 1.测出塑料圆柱体的外径、金属圆 筒的内、外径、实心球直径、各种物体 的质量(各测量6次) 2.调整扭摆基座底脚螺丝,使水准 泡中气泡居中

3.装上金属载物盘,并调整光电探 头的位置使载物盘上挡光杆处于其 缺口中央且能遮住发射、接收红外 光线的小孔。测定摆动周期To。 4.将塑料圆柱体垂直放在载物盘上,测 定摆动周期Tl。 5.用金属圆筒代替塑料园柱体,测定摆 动周期T2。 6.取下载物金属盘、装上实心球,测定 摆动周期T3

【注意事项】 1.为了降低实验时由于摆角的变化带来 的系统误差,在测量各种物体的周期时, 摆角取45度角。 2.光电探头要放在挡光杆的平衡位置处, 挡光杆(片)不能和它接触.以免增大摩 擦力矩。 3.机座应该保持水平

4.在安装待测物体时,其支架心必须全 部套入扭摆主轴。并且将制动螺旋拧紧, 否则扭摆不能正常工作。 5.在测量金属细杆与实心球的质量时,必 须将支架取下。否则会带来极大的误差