物理實(shí)驗(yàn)用扭擺法測量物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

物理實(shí)驗(yàn)用扭擺法測量物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)第1頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)前言轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大小的物理量，是研究和描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律的一個(gè)重要物理量。它不僅取決于剛體的總質(zhì)量，而且與剛體的形狀、質(zhì)量分布以及轉(zhuǎn)軸位置有關(guān)。--對(duì)于質(zhì)量分布均勻、具有規(guī)則幾何形狀的剛體，可以通過數(shù)學(xué)方法計(jì)算出它繞給定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。--對(duì)于質(zhì)量分布不均勻、沒有規(guī)則幾何形狀的剛體，用數(shù)學(xué)方法計(jì)算其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是相當(dāng)困難的，通常要用實(shí)驗(yàn)的方法來測定其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

第2頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)常見規(guī)則剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量第3頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)1、了解用扭擺測量彈簧扭轉(zhuǎn)常數(shù)的方法；2、掌握形狀規(guī)則幾何體(剛體)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測量方法；3、驗(yàn)證轉(zhuǎn)動(dòng)慣量平行軸定理。實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡?頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)用游標(biāo)卡尺測量實(shí)心塑料圓柱體的外徑、空心金屬圓筒的內(nèi)外徑。測定扭擺的扭轉(zhuǎn)常數(shù)K。測定空心金屬圓筒、實(shí)心球體與金屬細(xì)長桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，并于理論計(jì)算值比較，求相對(duì)誤差。改變滑塊在金屬細(xì)桿上的位置，驗(yàn)證轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的平行軸定理。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容第5頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)塑料圓柱體實(shí)心球體周期測定儀光電探頭空心金屬圓柱體載物盤水平儀擋光桿游標(biāo)卡尺金屬桿滑塊夾具實(shí)驗(yàn)儀器第6頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)令彈簧恢復(fù)力矩:轉(zhuǎn)動(dòng)定律:得,微分方程的解:周期:實(shí)驗(yàn)原理第7頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)K的測量設(shè)金屬載物盤繞垂軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是I0，測出其擺動(dòng)周期為T0，則

待測物圓柱對(duì)其質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量理論值為I1，測出其與載物盤的復(fù)合體擺動(dòng)周期為T

，則由前兩式可得到第8頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)平行軸定理第9頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)塑料圓柱體、空心金屬圓筒、實(shí)心球體和金屬細(xì)桿、

載物盤。

滑塊質(zhì)量為：239.7g實(shí)心球體的質(zhì)量為：1135.5g金屬細(xì)桿的質(zhì)量為：133.3g待測剛體第10頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)儀器調(diào)水平氣泡居中第11頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)游標(biāo)卡尺使用讀數(shù):15.90mm第12頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)周期測定儀第13頁，課件共14頁，創(chuàng)作于2023年2月2023/7/25物理實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)由于彈簧的扭轉(zhuǎn)常數(shù)K值不是固定常數(shù)，它與擺動(dòng)角度略有關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中擺角在90o左右為宜。光電探頭宜放置在擋光桿的平衡位置處，擋光桿不能和它相接觸，以免增大摩擦力矩。機(jī)座應(yīng)保持水平狀態(tài)。圓柱、圓筒放置時(shí)要放正不可斜