剛體轉(zhuǎn)動(dòng)試驗(yàn)報(bào)告

1、剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.測(cè)定剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量用實(shí)驗(yàn)方法檢驗(yàn)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)定理和平行軸定理2.觀測(cè)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量隨其質(zhì)量分布及轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不同而改變的狀況3 .用作圖法和最小二乘法處理數(shù)據(jù)一一曲線改直實(shí)驗(yàn)儀器剛體轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置， 停表(0.01s),祛碼(5.00g),電子游標(biāo)卡尺(125mm),鋼卷尺(2m1mm。實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)定律，當(dāng)剛體繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，有M=I3其中M為剛體所受合力距,I為物體對(duì)該軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，3為角加速度.剛體所受外力距為繩子給予的力矩Tr和摩擦力矩Mw其中T為繩子張力，與OO相垂直，r為塔輪的繞線半徑.當(dāng)略去滑輪及繩子質(zhì)量并認(rèn)為繩長(zhǎng)不變時(shí)，m以勻加速度a下落.

2、并有：T=m(g-a)其中g(shù)為重力加速度，祛碼m由靜止開始下落高度h所用時(shí)間t,則：h=at2/2又因?yàn)閍=rB所以2hIm(g-a)r-Ml出在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持a?g,則有2hImgr-乂道若M?mgr,略去M,則有：2hImgr弋港1.MH不能忽略，保持r,h以及m0的位置不變改變m,測(cè)出相應(yīng)的下落時(shí)間t,并保持M.不變，則有：1m=k1M+c1其中k1=翡,CI=.gr2gr2.保持h,m以及m0的位置不變，改變r(jià),測(cè)出相應(yīng)的下落時(shí)間t,并保持乂口不變，則有：1k2Z+c22hI,C2=mg3.如果保持h,m,r不變)對(duì)稱地改變m0質(zhì)心至OO距離X,根據(jù)平行軸定理，1=Io+I0C+2m0

3、X2式中I0為A,B,B繞OO軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，10c為兩個(gè)圓柱繞過(guò)其質(zhì)心且平行于OO軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。則：24m0h22h(10+I0C),2t2=2X2+2=k3X2+C3mgr2mgr2若考慮摩擦且摩擦力矩不變，則有t2=k3X2+C3表示t2與X2成線性關(guān)系。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置：取下塔輪，換上豎直準(zhǔn)釘，調(diào)OO與地面垂直，裝上塔輪，盡量減小轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦，調(diào)好后用固定螺絲固定，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中維持摩擦力矩不變，繞線盡量密排，m0用鐵柱。調(diào)節(jié)滑輪位置，保持繩子張力的方向與OO垂直。巴巴mg其中k2=2.選r=2.50cm,將m0放于位置（5,5）,將m從一固定高度由靜止下落， 下落距離為h.改變m,

4、每次增加5.00g祛碼，到m=35.00g為止。用停表測(cè)下落時(shí)間t,測(cè)三次取平均。3 .將m0放在（5,5）的位置， 維持m=20.00g,改變r(jià),取r=1.00,1.50,2.00,2.50,3.00cm,測(cè)量下落時(shí)間t,測(cè)三次取平均。4.維持m=10.00g,r=2.50cm,改變m0位置， 測(cè)下落時(shí)間t,測(cè)三次取平均。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1.r=2.50cm,m0位于（5,5）,h=85.00cm,改變m祛碼數(shù)m(g)t1(s) t2（S）t3（S） t(s)05.0016.5616.5016.4016.49110.0011.4111.3211.2211.32215.009.289.259.349.

5、29320.008.038.048.048.04425.007.067.187.187.14530.006.416.436.506.45635.006.035.975.905.972.m=20.00g)m0位于(5,5)h=85.00cm)改變r(jià)r(cm)t1(s)t2（S） t3（S）t(s)1.0020.1219.9220.1020.051.5013.5713.4613.5013.512.0010.1310.0510.0310.072.508.138.008.008.043.006.666.706.696.683.m=20.0 0g)h=85. 00cm)r= 2.50cm)改變m0位置m

6、0位置x(mm)t1(s)t2(s)t3(s)t(s)(1,1) 32.416.446.506.416.45(22)57.327.317.347.317.32(33)82.328.568.468.598.54(4,4)107.32 10.0010.1010.0310.04(55)132.32 11.5011.6311.5611.56數(shù)據(jù)處理0.002l/tl/t: :rCcmrCcm1 1) )0.006160160解關(guān)系由最小二乘法處理，得1.1m=k1 笆笆+ +? ?1.23kg?s2,?=乎=6.1Xkg相關(guān)系數(shù)r=0.9982,gr.I=k1詬=4.4X103kg?m21r= =k2

7、 再再+c2=迎=4.00X10-2m2s2,c2=山mgmg2.2X10-4m相關(guān)系數(shù)r=0.99986.I=k2mhg=4.6X10-3kg?m23.t2=k3x2+c3相關(guān)系數(shù)r=0.99991即t2與x2滿足線性關(guān)系,2.ki2hI_gr2一10-4k2平行軸定理成立思考題1.本實(shí)驗(yàn)所滿足的實(shí)驗(yàn)條件：a?g,摩擦力矩保持不變。通過(guò)控制摩擦力矩和m不要太大使a?g,通過(guò)鎖死固定螺絲、采用同樣的繞線方法等使力矩近似相同。4.通過(guò)多測(cè)幾組時(shí)間， 并且認(rèn)為測(cè)量結(jié)果之間相互之差小于0.2s時(shí)認(rèn)為該組數(shù)據(jù)合理。本次實(shí)驗(yàn)中最終用于分析、以表格形式呈現(xiàn)于實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的數(shù)據(jù)均符合此要求。5.有兩個(gè)原因：a、r的變化對(duì)I的測(cè)量有影響。(1)由于第二組測(cè)量I時(shí)總體而