用扭摆法测定物体转动惯量.docVIP

用扭摆法测定物体转动惯量预约指南 ??? 转动惯量是表征转动物体惯性大小的物理量，是研究、设计、控制转动物体运动规律的重要参数。如钟表摆轮、精密电表动圈的体形设计、枪炮的弹丸、电机的转子、机器零件、导弹和卫星的发射等，都不能忽视转动惯量的大小。因此，测定物体的转动惯量具有重要的实际意义。刚体的转动惯量与刚体的总质量、形状和转轴的位置都有关系。对于形状较简单的刚体，可以通过计算求出它绕定轴的转动惯量，但形状较复杂的刚体计算起来非常困难，通常采用实验方法来测定。 　 实验中采用扭摆法测量不同形状物体的转动惯量。通过实验可以重点学习如下内容：（1）实验方法：测量物体转动惯量的扭摆法。（2）测量方法：力学基本量长度、质量和时间的基本测量方法；测量摆动周期的累加放大法。（3）数据处理方法：判断理论和实验是否相符的作图法。（4）仪器调整使用方法：测量长度、质量和时间的基本仪器的正确调节和使用方法；转动惯量测试仪的调整使用方法。 ? 　 ?这是一个验证性力学实验，难度系数1.00，适合于过程装备与控制工程、材料成型及控制工程、自动化、电子信息工程、电气工程及其自动化、机械设计制造及其自动化、资源勘查工程、勘查技术与工程、船舶与海洋工程等理工科专业的学生选做。实验操作比较简单，但需要测量的物理量比较繁杂。实验数据处理过程比较烦琐，但难度不大。 实验具体内容与要求 1、调节扭摆水平和转动惯量测试仪处于测量状态。 2、测定扭摆的仪器常数即弹簧的扭转常数。 3、测量塑料圆柱体、金属圆筒和木球的转动惯量，并与理论值比较，计算百分误差。 4、测量滑块位置不同时金属细杆的转动惯量，验证转动惯量平行轴定理。 实验仪器简介 　 1、转动惯量测试仪：通过光电传感器测量物体摆动的周期。 2、托盘天平：测量待测物体的质量。 ? ?? 3、 米尺、卡尺：测量待测物体的长度和直径。 预习基本要求 1、了解转动惯量的定义、计算方法和平行轴定理。 2、理解扭摆法测量转动惯量的基本原理。 3、了解扭摆和转动惯量测试仪的结构和使用方法。 4、熟悉力学基本量长度、质量和时间的常用测量方法和测量仪器。 5、熟悉实验的具体内容。 6、拟定出合理的实验数据记录表格。 常见问题与解答 ?1、为什么有的同学测量的转动惯量值为理论值的4倍？ ??? 在测量物体的摆动周期时，转动惯量测定仪的功能选择开关置于测量振动周期位置，振动 ??? 周期是摆动周期的2倍，所以导致测量值为理论值的4倍。 ?2、在测量摆动周期时，为什么要测量10个摆动周期，这样做有什么好处？ ??? 实验中测量的摆动周期比较小，如果只测量一个周期，会产生较大的误差。采用了累积放 ??? 大法测量10个摆动周期，把数值较小的摆动周期累积测量，然后再除以累积倍数得到相对 ??? 准确的周期值。 ?3、实验中测定各种物体的摆动周期时为什么要使扭摆的摆角在900附近？ ?????? 弹簧的扭转常数K值不是固定常数，与摆动角度略有关系，摆角在900左右基本相同。因此， ????? 为了降低由于摆动角度变化带来的系统误差，在测定各种物体的摆动周期时，扭摆的摆角应 ????? 在900附近。 预习思考题 1、物体的转动惯量与哪些因素有关？ 2、摆动角的大小是否会影响摆动周期？实验过程中要进行多次重复测量对摆角应做如何处理？ ?? 3、测量转动周期时为什么要采用测量多个周期的方法？此方法叫做什么方法？一般用于什么情况下？ 实验注意事项 1、扭摆的基座应保持水平状态。 2、光电探头宜放置在挡光杆的平衡位置处，挡光杆不能和它相接触，以免增大摩擦力矩。 3、在安装待测物体时，其支架必须全部套入扭摆主轴，将制动螺丝旋紧，否则扭摆不能正常工 ?? 作。 4、在测定各种物体的摆动周期时，扭摆的摆角应在900附近。 5、在称金属细长杆和木球的质量时，必须取下支架和夹具。 6、扭摆的弹簧有一定的使用寿命和强度，千万不要随意玩弄。