刚体转动惯量的测量刚体转动惯量的测量.doc

实验名称：刚体转动惯量的测量 姓 名 学 号 班 级 桌 号 同组人 本实验指导教师 实验地点： 第一实验楼511室 实验日期 20 年 月 日 时 段 一、实验目的： 用实验方法检验刚体的转动定律； 掌握利用刚体转动定律测定刚体转动惯量的实验方法； 学习曲线改直的方法； 学习用ORIGIN软件处理实验数据。 二、实验仪器与器件 刚体转动惯量仪一套，毫秒计时器一台，铝圆环一个，请自带计算器。 三、实验原理： 当砝码以加速度a加速下落带动转动体系运动时，在ag条件下，并设摩擦力矩为在转动过程中不变时，则由转动定律 得到转动体系的运动方程为 。 1. ( 的计算 用毫秒计时器分别测出 的时间，可以得到 ＝ 。 2. I 的计算 （a） 当外力为时， 。 当外力为时， 。 联立得 ＝ 。 （b）若，则有 ， 改变m，算出不同的，由作图法或线性回归法求出k，可得转动惯量 ＝ 。 测量铝环绕轴的转动惯量，可先测量承载时的转动惯量I，再测量空载时的转动惯量，则其转动惯量 。 四、实验内容： 用计算法测量铝环对中心轴的转动惯量 测承载时的转动惯量I 把铝环放在承物台上，取m为9个砝码质量，r=2.50cm（第3个塔轮半径），取分别为2(和8(，所对应的时间和，即由毫秒计分别读出所对应的时间和。重复五次。取m为3个砝码质量，其余条件不变，由毫秒计分别读出所对应的时间和。重复五次。 (2) 测空载时的转动惯量 把铝环从承物台上取下，重复上述步骤，得，，，，重复五次。 用最小二乘法处理数据，测铝环对中心轴的转动惯量 需要满足（怎样操作？），为此，挡光柱初始位置应在光电门处，使体系一开始转动就开始计时。 (1)测量I 把铝环放在承物台上，r=2.50cm，取(=8(，所对应的时间t，分别加4，5，6，7，8个砝码进行测量。 (2)测量 把铝环从承物台上取下，其余条件不变，重复步骤(1)。 五、数据与数据处理（所有计算都要求有计算过程） 1. 计算法测量转动惯量 表一：承载时转动惯量的测量（=2(，=8(；计算时把看作直接测量量，且只考虑A类不确定度。） 条件 次数 1 2 3 4 5 M=9mgr (秒) (秒) M=3mgr ’(秒) ’(秒) = = = ＝ (计算时，分别取，。) = = 表二：空载时转动惯量的测量（=2(，=8(） 条件 次数 1 2 3 4 5 (秒) M=9mgr (秒) ’(秒) M=3mgr ’(秒) = = = = == 铝环的转动惯量 = = 铝环的转动惯量也可由如下公式计算（R内= 10.5 cm，R外=12.0 cm ）， 2. 分别用最小二乘法和作图法求转动惯量 表三 最小二乘法测量转动惯量（r=2.50 cm，(=8(） 条件 m(g) 承载 t (s) 1/t(s) 空载 t’(s) 1/t’(s) 最小二乘法计算转动惯量： 承载时：m=( )1/t2+( ), 相关系数：r= ，I= 空载时：m=( )1/t’2+( ), 相关系数：r= ，I0= = 六、预习题 1.什么是物体的转动惯量？它和哪些因素有关？ 2.在推导式 时，忽略了哪些条件