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扭摆法测刚体的转动惯量 扭摆法测量刚体的转动惯量 西南民族大学电气信息工程学院 基础物理实验室 转动惯量 前言 是描述刚体转动时惯性大小的物理量，是研究和描述刚体转动规律的一个重要物理量。 ？？？ 转动惯量的大小与哪些因素有关 ？？？ （3）与转轴的位置有关 （1）与刚体的体密度 有关 （2）与刚体的几何形状分布有关 如何求刚体的转动惯量 ？？？ （1）质量分布均匀、形状规则的刚体，可通过数学计算找到其转动惯量 （2）对于质量不均匀、形状不规则的刚体，通常用实验的方法来测定其转动惯量 本实验利用刚体作扭转摆，通过测定其摆动周期及其他参量得到其转动惯量 常见规则刚体的转动惯量 1. 用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量，并与理论值进行比较。 2. 验证转动惯量平行轴定理。 实验目的 实验原理 扭摆的构造如图 4. 载物盘 1. 垂直轴 2. 螺旋弹簧 6. 底脚螺丝 5. 支架底座 3. 水平仪 实验原理 物体装在一螺旋弹簧上，当物体在水平面内转过θ 角后弹簧产生恢复力矩 M ： K为弹簧的扭转常数 (1) 物体绕转轴的转动惯量 角加速度 在此力矩作用下物体转动，由转动定律 (2) 将(1)式代入(2)式 令 则 实验原理 由于 所以 此方程的解为 此简谐振动的周期为 实验公式 实验基本思想 可能性 如果已知 K，则测得周期 T 就可以得转动惯量 I。 问题 不知道 K。 空载时，还有载物盘，也有转动惯量。 办法 空载时测量一次周期，加已知转动惯量的刚体再测一次 周期，这样就可以同时确定 K 和载物盘的转动惯量了。 测定扭摆的扭转系数 解方程组 验证转动惯量平行轴定理 仪器组成 仪器组成 部分待测物体 仪器组成 数据处理提示 参考表格1 数据处理提示 参考表格2 数据处理提示 附录 注意事项 由于弹簧的扭转常数K值不是固定常数，它与摆角略有关系，摆角在９０°左右时基本相同，在小角度时变小。 为了降低实验时由于摆动角度变化过大带来的系统误差，在测定各种物体的摆动周期时，摆角不宜过小(９０°)，摆幅也不宜变化过大。 光电探头宜放置在挡光杆的平衡位置处，拦光杆不能和它相接触，以免增大摩擦力矩。 机座应保持水平状态。 圆柱、圆筒放置时要放正不可斜放。 扭摆法测刚体的转动惯量