三線擺實驗報告

------優(yōu)質專業(yè)-課題用三線擺測物理的轉動慣量教學目的1、了解三線擺原理，并會用它測定圓盤、圓圍繞對稱軸的轉動慣量；2、學會秒表、游標卡尺等測量工具的正確使用方法，把握測周期的方法；3、加深對轉動慣量概念的理解。重難點1、理解三線擺測轉動慣量的原理；2、把握正確測三線擺振動周期的方法。教學方法講授、爭論、試驗演示相結合學時3個學時一、前言的方法來測定其轉動慣量。三線扭擺法是測量轉動慣量的優(yōu)點是：儀器簡潔，操作便利、精度較高。二、試驗儀器三線擺儀，游標卡尺，鋼直尺，秒表，水準儀三、試驗原理1、原理簡述：將三線擺繞其中心的豎直軸扭轉一個小小的角度，在懸線力的作用量，就能通過轉動慣量的計算公式算出物體的轉動慣量。2、轉動慣量試驗公式推導如圖，將盤轉動一個小角，其位置上升為h，增加的勢能為mgh；當盤反向轉回平衡E0，此時，角速度最大，圓盤具有轉動動能：EJ2/20 0則依據(jù)機械能守恒有：

mghJ2/2 〔1〕0 0上式中的m0

為圓盤的質量，0

J0

為盤繞中心軸的------優(yōu)質專業(yè)-轉動慣量。當圓盤扭轉的角位移很小時，視圓盤運動為簡諧振動，角位移與時間t的關系為：0

sin(2t/T0

) (2)d2cos(2t)dtT00T020T00J 0 0 hmgT200將 代入〔１〕式整理后得0式中的h是下盤角位移最大時重心上升的高度。由圖可見，下盤在最大角位移B點的投影點由CD點，即0由于0

很小，用近似公式sin0

，有0hhCDBCBD，而BC2AB2AC2AB2(Rr)2BD2A”B2A”D2A”B2(R2r22Rrcos)0ABA”BBCBD2H所以hBCBDBC2BD2 Rr(1cos)BCBD0HRrH2sin2 2Rr2Rr202H將h代入式，即得到圓盤繞OO軸轉動的試驗公式mgRrmgRr0T200設待測圓環(huán)對OO”J。圓盤上放置質量為m的圓環(huán)后，測出系統(tǒng)的轉動周期T，則盤、環(huán)總的轉動慣量為(mm)(mm)gRr0T20------優(yōu)質專業(yè)-gRrgRrH[(mm)T2mT2]0 00J四、試驗容及步驟立柱已鉛直。2、置水準器于下圓盤中心，調整三懸線長度，使圓盤水平。的中心線為平衡位置扭動。5度〔線50505次。5、用鋼尺從五個不同位置測量定動盤之間的間距五次。3、4、5。7、用游標卡尺從不同方向測圓環(huán)外徑個5次〔用于計算圓環(huán)轉動慣量的理論值〕8、用游標卡尺從不同方向測圓盤直徑5次〔用于計算圓盤轉動慣量的理論值〕9、用游標卡尺分別量定、動盤懸線孔間距各5次〔由此組數(shù)據(jù)間接求出定、動盤過懸點的圓的半徑rR。10、分別登記圓盤、圓環(huán)的給定質量m0

、m。五、數(shù)據(jù)表格及數(shù)據(jù)處理0全搖擺次數(shù)50〔圓盤〕50〔圓盤加圓環(huán)〕0全搖擺次數(shù)50〔圓盤〕50〔圓盤加圓環(huán)〕50T(s)li1.632 1.632 1.634 1.634 1.638 1.591 1.592 1.590 1.594 1.590T01.634(s)T1.591(s)測量次數(shù)1234512345T (s)81.6081.6081.7081.7081.9079.5579.6079.5079.7079.50圓盤轉動周期T0

A類不確定度重量：(T T(T T)2/5(51)1i 0A T0

7.746104sTB類不確定度0

U 11B 50 3

6.667104s

〔 為秒表最小分度值〕yiU2U2U2T0 A

0.001(s)B測量結果 T0

T U0T00

1.6340.001(s)同理可得 TTUT

1.5910.001(s)測量次數(shù)平均值上、下盤間距H(mm)測量次數(shù)平均值上、下盤間距H(mm)a(mm)b(mm)r(mm)H478.3mma53.33mmb139.38mmr33aR(mm)R 33b12345478.2478.0478.8478.5478.053.4053.2853.4053.2653.32139.54139.70139.22139.14139.28S n(HH)5(5S n(HH)5(51)i0.16mmS 0.3mmbS R33S 0.02mmbS 0.10mmaS r33S 0.06mmaHR、rBH用鋼尺測得：

U 1

〔 mmR、r用游標卡尺測得：U

31

( 0.02mm)yi

B 3 yi yiB 3 3 yiU 0.33mm UH

0.01mm Ur

0.01mm對圓盤質量m0

〔已給定，取Um0

0.02g測量結果 HHUH

478.30.3mmRRUR

80.470.01mm rrUr

30.790.01mmD測量次數(shù)1測量次數(shù)12345平半徑均D(mm)0167.80167.78 167.78 167.78 167.80167.79R 83.90mm0136.70136.68136.74-136.72136.72136.7R.6-6

DD1 2-------優(yōu)質專業(yè)-J”J：0J”m0 0

R2/22.140103kgm20J”m(R2R2)/20.928103kgm21 2J0J：mgRr 2

3 2J 0J0 42H

T 2.08510

kgmJ gRr

[(m

T

2]0.914103kgm242H 0 0 0圓盤轉動慣量的不確定度：J 0( J 0( R)2( r)24( T0)2( H)2UUUURrT0HU5.28106kgm2試驗結果 J J U(2.0850.005)103kgm20 0|J|J”J |0J”00 100%2.5%||J”J|100%1.5%J”六、留意事項1、提示學生防范機械秒表摔到地上。2、使用游標卡尺要留意：主尺上要讀數(shù)的刻度線與游標上“0”刻度線對齊的那根，不是游標邊緣所對準的那根。3、測周期是本