實驗十慣性秤

1、實驗十 慣性秤目的目的1掌握用慣性秤測定物體質(zhì)量的原理和方法；2了解儀器的定標(biāo)和使用儀器和用具儀器和用具 慣性秤、周期測定儀、定標(biāo)用標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊(共10塊)、待測圓柱體 上圖是一慣性秤，其主要部分是兩根彈性鋼片連成的一個懸臂振動體A，振動體的一端是秤臺B，秤臺的槽中可插入定標(biāo)用的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊A的另一端是平臺C，通過固定螺栓D把A固定在E座上，旋松固定螺栓D，則整個懸臂可繞固定螺栓轉(zhuǎn)動，E座可在立柱F上移動，擋光片G和光電門H是測周期用的光電門和周期測試儀用導(dǎo)線相連立柱頂上的吊桿I用以懸掛待測物，研究重力對秤的振動周期的影響 原理原理 當(dāng)慣性秤的懸臂在水平方向做微小振動時，由于在水平方向僅僅受到懸臂

2、的彈性恢復(fù)力的作用，其振動周期T由下式?jīng)Q定： (1) 02immTk 式中，m0為振動體空載時的等效質(zhì)量，mi為秤臺上插入的附加質(zhì)量塊的質(zhì)量，k為懸臂振動體的勁度系數(shù)將式(1)兩側(cè)平方，改寫成 (2) 222044iTmmkk 上式表明，慣性秤水平振動周期T的平方和附加質(zhì)量mi成線性關(guān)系當(dāng)測出各已知附加質(zhì)量mi所對應(yīng)的周期值Ti，可作T2一m直線圖(圖162)或Tm曲線圖(圖163)， 這就是該慣性秤的定標(biāo)曲線，如需測量某物體的質(zhì)量時，可將其置于慣性秤的秤臺B上，測出周期Tj，就可從定標(biāo)曲線上查出Tj對應(yīng)的質(zhì)量mj，即為被測物體的質(zhì)量 慣性秤稱衡質(zhì)量，是基于牛頓第二定律，是通過測量周期求得質(zhì)量

3、值；而天平稱衡質(zhì)量，是基于萬有引力定律，是通過比較重力求得質(zhì)量值在失重狀態(tài)下，無法用天平進行稱衡質(zhì)量，而慣性秤可照樣使用，這是慣性秤的特點 實驗內(nèi)容實驗內(nèi)容 1儀器調(diào)整（1）將慣性秤水平固定，然后用水準(zhǔn)儀調(diào)整使秤臺水平；（2）接好周期測定儀，并調(diào)節(jié)擋光片和光電門的位置，使秤臺運動時，能來回遮光計時。2對慣性秤進行定標(biāo)（1）將慣性秤前端撥開約1cm，然后松開慣性秤，讓其自由振動。將周期測定儀上的“周期選擇”開關(guān)置于10個周期，測得空載時慣性秤振動10次的時間。計算出空秤的振動周期，重復(fù)4次，求其平均值T0； （2）將10個片狀砝碼依次插入平臺內(nèi)，重復(fù)上述測T0的方法，分別測出放入m1,m2,m1

4、0砝碼時的振動周期T1,T2,T10，及對應(yīng)質(zhì)量m1，m1m2,；作定標(biāo)線( 或T-m)，或求出線性擬合式 的參數(shù)a，b值。 mT2bmaT23. 測定圓柱體的慣性質(zhì)量。 將片狀砝碼取下，再將兩個待測圓柱體分別放入平臺上的圓洞內(nèi)，用同樣的方法測周期，用內(nèi)插法從定標(biāo)曲線上求兩圓柱體的慣性質(zhì)量； 用天平分別測出兩個被測物體的引力質(zhì)量。加以比較 4考查重力對慣性秤的影響 (1)水平放置慣性秤，待測物(圓柱體)通過長約50 cm的細線鉛直懸掛在秤的圓孔中(圖164)此時圓柱體的重量由吊線承擔(dān)，當(dāng)秤臺振動時，帶動圓柱體 一起振動，測其周期將 此周期和前面測定值比較 一下，說明二者為何不同? (2)垂直放

5、置慣性秤，使秤在鉛直面內(nèi)左右振動，插入標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊測周期將其和慣性秤在水平方向的周期值進行比較，說明周期變小的原因 5研究慣性秤的線性測量范圍 T2與m保持線性關(guān)系所對應(yīng)的質(zhì)量變化區(qū)域稱為慣性秤的線性測量范圍由式(2)可知，只有在懸臂水平方向的勁度系數(shù)保持為常量時才成立，當(dāng)慣性秤上所加質(zhì)量太大時，懸臂將發(fā)生彎曲，k值也將有明顯變化，T2與m的線性關(guān)系自然受到破壞 按上述分析，檢查所用慣性秤的T2與m的非線性誤差限大于1的范圍數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 1記錄測量數(shù)據(jù)； 2在直角坐標(biāo)紙上做出曲線，即定標(biāo)曲線。用內(nèi)插的方法求出兩個待測圓柱體的慣性質(zhì)量，與用天平稱量的引力質(zhì)量相比較，分析測量結(jié)果?；卮饐栴}回答問題1說明慣性秤稱衡質(zhì)量的特點2如何獲得振動體空載時的等效質(zhì)量?3能否設(shè)想出其他的測量慣性