剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)定-課件

1、 剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)定 剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會(huì)用扭擺測(cè)定彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)和幾種不同形狀物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；驗(yàn)證轉(zhuǎn)動(dòng)慣量平行軸定理；用三線擺測(cè)定圓盤(pán)和圓環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；學(xué)會(huì)長(zhǎng)度量的測(cè)量和時(shí)間量的測(cè)量。實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會(huì)用扭擺測(cè)定彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)和幾種不同形狀物體的轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是剛體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)慣性大小的量度，它與剛體的質(zhì)量、轉(zhuǎn)軸的位置及剛體相對(duì)于轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量分布有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)使物體作扭轉(zhuǎn)擺動(dòng)，測(cè)定擺動(dòng)周期和其它參數(shù)，從而計(jì)算出剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 實(shí)驗(yàn)原理 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是剛體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)慣性大小的量度，它與剛體的質(zhì)1.扭擺構(gòu)造 垂直軸裝螺旋彈簧，以產(chǎn)生恢復(fù)力矩。水準(zhǔn)儀調(diào)整系統(tǒng)水平。1.扭擺構(gòu)造轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量公式物體轉(zhuǎn)一角度，彈簧

2、受扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生恢復(fù)力矩 M。 轉(zhuǎn)動(dòng)定律簡(jiǎn)諧振動(dòng)方程 根據(jù)胡克定律令轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量公式物體轉(zhuǎn)一角度，彈簧受扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生恢復(fù)力矩 M。簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量公式 K值的確定圓柱體m1D簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量公式 K值的確定圓柱體m1D圓柱載物盤(pán)扭轉(zhuǎn)周期載物盤(pán)扭轉(zhuǎn)周期轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的平行軸定理圓柱載物盤(pán)載物盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的平行軸定理2.三線擺2.三線擺圓盤(pán)圓環(huán)圓盤(pán)圓環(huán)圓盤(pán)圓環(huán)圓盤(pán)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容扭擺1.調(diào)整扭擺底座的底角螺絲，使水準(zhǔn)儀的氣泡居中。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容扭擺1.調(diào)整扭擺底座的底角螺絲，使水準(zhǔn)儀的氣泡居中。2.裝載物盤(pán)，調(diào)整光電探頭位置，使載物盤(pán)的擋光桿處于缺口中央（不要接觸）。用數(shù)字毫秒計(jì)測(cè)擺動(dòng)周期T0 。2.裝載物盤(pán)

3、，調(diào)整光電探頭位置，使載物盤(pán)的擋光桿處于缺口中央3.測(cè)出塑料圓柱、金屬圓筒及實(shí)心球擺動(dòng)周期T1、T2 、T3，計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以及與理論值的百分差。4.滑塊對(duì)稱(chēng)地放置在細(xì)桿兩邊的凹槽內(nèi)（滑塊質(zhì)心離轉(zhuǎn)軸的距離分別為5.00cm 、25.00cm），測(cè)定細(xì)桿的擺動(dòng)周期，計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，驗(yàn)證平行軸定理。3.測(cè)出塑料圓柱、金屬圓筒及實(shí)心球擺動(dòng)周期T1、T2 、T35.用卡尺測(cè)出塑料圓柱體的外徑, 金屬圓筒的內(nèi)、外徑(各測(cè)量三次)；用直尺測(cè)出金屬細(xì)長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度(測(cè)量一次)。6.記錄實(shí)心球的直徑, 塑料圓柱體、金屬圓筒和實(shí)心球的質(zhì)量（見(jiàn)實(shí)驗(yàn)室提供的數(shù)據(jù)表）。5.用卡尺測(cè)出塑料圓柱體的外徑, 金屬圓筒的內(nèi)、外徑(

4、各測(cè)量三線擺1.將水準(zhǔn)儀分別放在A、B二盤(pán)上，分別調(diào)節(jié)支架底角螺絲和三根懸線長(zhǎng)度，使A、B兩盤(pán)皆水平。2.分別沿三根懸線位置，用直尺測(cè)A、B二盤(pán)之間的垂直距離H0 ，然后取平均值。調(diào)節(jié)懸線長(zhǎng)度，要先按住螺絲A，再松開(kāi)螺絲B，然后再旋轉(zhuǎn)螺絲A調(diào)節(jié)懸線長(zhǎng)度，待B盤(pán)水平后，再將螺絲B擰緊。AB三線擺1.將水準(zhǔn)儀分別放在A、B二盤(pán)上，分別調(diào)節(jié)支架底角螺絲3. 使B盤(pán)靜止，稍轉(zhuǎn)A盤(pán)，帶動(dòng)B盤(pán)小角（5o）轉(zhuǎn)動(dòng)。用秒表測(cè)量50周期的時(shí)間，共測(cè)三次，由此得到扭動(dòng)周期T0 。4. 將圓環(huán)同心地放在圓盤(pán)B上，仿步驟2測(cè)A、B二盤(pán)之間的垂直距離H1 ，然后取平均值。5. 仿步驟3測(cè)扭動(dòng)周期T。6. 記下圓環(huán)、圓盤(pán)的

5、質(zhì)量，以及實(shí)驗(yàn)室給出的必要數(shù)據(jù)。3. 使B盤(pán)靜止，稍轉(zhuǎn)A盤(pán)，帶動(dòng)B盤(pán)小角（5o）轉(zhuǎn)動(dòng)。用秒長(zhǎng)度測(cè)量米尺長(zhǎng)度測(cè)量米尺游標(biāo)卡尺主尺 游標(biāo) 深度尺推動(dòng)游標(biāo)手輪 內(nèi)徑量爪緊固螺絲外徑量爪主尺的分度值為1mm，10分度、20分度、50分度的游標(biāo)，分度值分別為0.1mm、0.05mm和0.02mm。先讀主尺上（游標(biāo)0刻線以前，不是邊緣）的整數(shù)部分。超過(guò)整數(shù)部分,再在游標(biāo)上讀。仔細(xì)尋找游標(biāo)與主尺上對(duì)的最齊的那條刻線是第幾條，若是第k條，那么游標(biāo)的讀數(shù)就是*k。游標(biāo)卡尺主尺 游標(biāo) 深度尺推動(dòng)游標(biāo)手輪 內(nèi)徑量爪緊固螺絲外徑此物體尺寸為：5.30.096=5.396 cm主尺讀數(shù)為5.3cm 游標(biāo)上第48根刻度線

6、與主尺上一條線對(duì)齊。游標(biāo)讀數(shù)為0.00248=0.096cm此物體尺寸為：5.30.096=5.396 cm主尺讀數(shù)時(shí)間的測(cè)量數(shù)字毫秒計(jì)時(shí)間的測(cè)量數(shù)字毫秒計(jì)按“功能”選扭擺，按“執(zhí)行”開(kāi)始記時(shí)，為10個(gè)周期時(shí)間，按“查詢”可知各次測(cè)量的周期值Ci及平均值CA。按“返回”，回最初狀態(tài)。按“復(fù)位”，清除全部數(shù)據(jù)。按“功能”選扭擺，按“執(zhí)行”開(kāi)始記時(shí)，為10個(gè)周期時(shí)間，按“停表計(jì)時(shí)或停止計(jì)時(shí)回零秒針，秒盤(pán)，轉(zhuǎn)一圈30秒，前30秒為黑數(shù)字，后30秒為紅數(shù)字，分度值為0.1秒分針、分盤(pán)，前半分鐘用白色，后半分鐘用紅色停表計(jì)時(shí)或停止計(jì)時(shí)回零秒針，秒盤(pán)，轉(zhuǎn)一圈30秒，前30秒為黑數(shù)據(jù)處理扭擺 計(jì)算扭擺的彈簧常數(shù)K； 將計(jì)算的各物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和百分差添入表格。三線擺 圓盤(pán)和圓環(huán)的扭轉(zhuǎn)周期添入表格； 按所給公式計(jì)算圓盤(pán)和圓環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和百分差。數(shù)據(jù)處理注意事項(xiàng)扭擺松緊按住不動(dòng)1. 安裝載物盤(pán)和塑料圓球時(shí)，應(yīng)使物體的螺絲與垂直軸上的止動(dòng)螺母對(duì)正，按住物體不動(dòng)，順時(shí)針將止動(dòng)螺母旋緊。 卸下物體時(shí)，按住物體不動(dòng)，逆時(shí)針將止動(dòng)螺母旋松。 塑料圓柱和鋼套放在載物盤(pán)上，要使底面與載物盤(pán)面全接觸，并將擋光桿擰緊。注意事項(xiàng)扭擺松緊按住不動(dòng)1. 安裝載物盤(pán)和塑料圓球時(shí)，應(yīng)使物2. 彈簧扭轉(zhuǎn)常數(shù)K不是固定常數(shù)，與擺動(dòng)角度略有關(guān)系，本實(shí)驗(yàn)擺動(dòng)角度應(yīng)在90o左右。2. 彈簧扭轉(zhuǎn)常數(shù)K