物体转动惯量的测定.doc

沈阳城市学院 物理实验报告 实验题目物体转动惯量的测定 姓 名 学 号 专业班级 实验室号 实验成绩 指导教师 实验时间 2015年 3 月 13 日 物理实验室制 实验目的 1.熟悉扭摆的构造、使用方法和转动惯量测试仪的使用； 2.利用塑料圆柱体和扭摆测定不同形状物体的转动惯量I和扭摆弹簧的扭摆常数K； 3.验证转动惯量平行轴定理。 实验仪器 名称 型号 转动惯量实验仪 ZKY-ZS 智能计时计数器 ZKY-TD 天平 WL-0.5 直尺 请认真填写 实验原理（注意：原理图、测试公式） 1.不规则物体的转动惯量 测量载物盘的摆动周期T0，得到它的转动惯量： 塑料圆柱体放在载物盘上测出摆动周期T1，得到总的转动惯量： 塑料圆柱体的转动惯量为 即可得到K，再将K代回第一式和第三式可以得到载物盘的转动惯量为 只需测得其它的摆动周期，即可算出该物体绕转动轴的转动惯量： 2.转动惯量的平行轴定理 若质量为m的物体绕质心轴的转动惯量为Jc时，当转轴平行移动距离x 时，则此物体对新轴线的转动惯量： 3.实验中用到的规则物体的转动惯量理论计算公式 圆柱体的转动惯量： 金属圆筒的转动惯量： 木球的转动惯量： 金属细杆的转动惯量： 实验内容及步骤 1.用游标卡尺、钢尺和高度尺分别测定各物体外形尺寸，用电子天平测出相应质量； 2.根据扭摆上水泡调整扭摆的底座螺钉使顶面水平； 3.将金属载物盘卡紧在扭摆垂直轴上，调整挡光杆位置和测试仪光电接收探头中间小孔，测出其摆动周期T； 4.将塑料圆柱体放在载物盘上测出摆动周期T1。已知塑料圆柱体的转动惯量理论值为J1’，根据T0、T1可求出K及金属载物盘的转动惯量J0。 5.取下塑料圆柱体，在载物盘上放上金属筒测出摆动周期T2。 6.取下载物盘，测定木球及支架的摆动周期T3。 7.取下木球，将金属细杆和支架中心固定，测定其摆动周期T4，外加两滑块卡在细杆上的凹槽内，在对称时测出各自摆动周期，验证平行轴定理。由于此时周期较长，可将摆动次数减少 实验数据记录（注意：单位、有效数字、列表） 表1 测量实验台的角加速度 匀减速 匀加速 R塔轮= mm m砝码= g k 1 2 3 4 平 均 k 1 2 3 4 平 均 t (s) 0.3695 0.742 1.1156 1.492 t (s) 0.9228 1.6493 2.2656 2.8136 k 5 6 7 8 k 5 6 7 8 t (s) 1.8697 2.2513 2.634 3.0208 t (s) 3.3095 3.7689 4.1976 4.6029 β1 (1/s2) -0.135 -0.126 -0.131 -0.134 -0.131 β2 (1/s2) 1.124 1.124 1.116 1.110 1.119 表2 测量两圆柱试样中心与转轴距离d= mm时的角加速度 R圆柱= mm m圆柱×2 = g 匀减速 匀加速 R塔轮= mm m砝码= g k 1 2 3 4 平 均 k 1 2 3 4 平 均 t (s) 0.5192 1.0454 1.5759 2.1139 t (s) 1.0124 1.7954 2.461 3.0474 k 5 6 7 8 k 5 6 7 8 t (s) 2.6567 3.2126 3.7621 4.3256 t (s) 3.5814 4.073 4.5334 4.9656 β3 (1/s2) -0.129 -0.132 -0.124 -0.121 -0.127 β4 (1/s2) 0.998 0.990 0.985 0.977 0.988 请认真填写 数据处理、误差分析和实验结论 将表1中数据代入式可计算空实验台转动惯量 J1=0.006379439 kgm2 2、将表2中数据代入式可计算实验台放上两圆柱后的转动惯量 J2=0.007153274 kgm2 由式可计算两圆柱的转动惯量测量值 J3= kgm2 由、式可计算两圆柱的转动惯量理论值 J =0.000709 kgm2 由式可计算测量的相对误差 E =9.209057 % 实验思考与建议 分析本实验产生误差的主要原因是什么？ 测量塑料圆柱，金属圆筒，木球还有金属细杆的几何尺寸，质量及周期时都有误差。