測(cè)量剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)測(cè)量剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)驗(yàn)名稱測(cè)量剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量2.觀察剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與質(zhì)量分布的關(guān)系3.學(xué)習(xí)作圖的曲線改直法，并由作圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)具有確定轉(zhuǎn)軸的剛體，在外力矩的作用下，將獲得角加速度β,其值與外力矩成正比，與剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成反比，即有剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)定律：利用轉(zhuǎn)動(dòng)定律，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法，可求得難以用計(jì)算方法得到的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。2.應(yīng)用轉(zhuǎn)動(dòng)定律求轉(zhuǎn)動(dòng)慣量如圖所示，待測(cè)剛體由塔輪，伸桿及桿上的配重物組成。剛體將在砝碼的拖動(dòng)下繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)細(xì)線不可伸長(zhǎng)，砝碼受到重力和細(xì)線的張力作用，從靜止開(kāi)始以加速度a下落，其運(yùn)動(dòng)方程為mg-t=ma,在t時(shí)間內(nèi)下落的高度為h=at2/2。剛體受到張力的力矩為T(mén),和軸摩擦力力矩M。由轉(zhuǎn)動(dòng)定律可得到剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程：T-M=Iβ。繩與塔輪間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)有a=rβ,上述四個(gè)方程得到：式中r、h、t可直接測(cè)最到，m是試驗(yàn)中任意選定的。因此可根據(jù)(3)用實(shí)驗(yàn)的方法求得轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I。3.驗(yàn)證轉(zhuǎn)動(dòng)定律，求轉(zhuǎn)動(dòng)慣量A.作m-1/t2圖法：伸桿上配重物位置不變，即選定一個(gè)剛體，取固定力臂式中K?=2hl/gr2為常量。上式表明：所用砝碼的質(zhì)量與下落時(shí)間t的平方成反比。實(shí)驗(yàn)中選用一系列的砝碼質(zhì)量，可測(cè)得一組m與1/t2的數(shù)據(jù)，將其在直角坐標(biāo)系上作圖，應(yīng)是直線。即若所作的圖是直線，便驗(yàn)證了轉(zhuǎn)動(dòng)定律。體的I。B.作r-1/t圖法：配重物的位置不變，即選定一個(gè)剛體，取砝碼m和下落高度h為固定值。將式(3)寫(xiě)為：式中K?=(2hl/mg)12是常量。上式表明r與I/t成正比關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中換用不同的塔輪半徑r,測(cè)得同一質(zhì)量的砝碼下落時(shí)間t,用所得一組數(shù)據(jù)作r-1/t圖，應(yīng)是直線。即若所作圖是直線，便驗(yàn)證了轉(zhuǎn)動(dòng)定律。剛體的1。砝碼質(zhì)量從5g開(kāi)始，每次增加5g,直到35g止。數(shù)據(jù)處理：表一塔輪半徑r=3cm,高度h=90.00cm,mg位置：5-5’單位：s第一次第二次第三次平均值根據(jù)上表所繪出的m-1/t2圖如下：塔輪半徑r=3cm,高度h=90.00cm,m位置：5-5’表二砝碼m=5.0g,高度h=90.00cm,mu位置：5-5'單位：s第一次第二次第三次平均值根據(jù)上表所繪出的r-1/t圖如下：砝碼50