大學物理實驗《用三線擺測量剛體的轉動慣量》_第1頁
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PAGE5實驗七用三線擺測量剛體的轉動慣量【實驗目的】1.學會正確測量長度、質量和時間。2.學習用三線擺測量圓盤和圓環(huán)繞對稱軸的轉動慣量?！緦嶒炂鞑摹咳€擺儀、米尺、游標卡尺、數(shù)字毫秒計、氣泡水平儀、物理天平和待測圓環(huán)等?！緦嶒炘怼哭D動慣量是剛體轉動時慣性大小的量度，它與剛體的質量分布和轉軸的位置有關。對于質量分布均勻、外形不復雜的剛體，測出其外形尺寸及質量，就可以計算出其轉動慣量；而對于外形復雜、質量分布不均勻的剛體，其轉動慣量就難以計算，通常利用轉動實驗來測定。三線擺就是測量剛體轉動慣量的基本方法之一。圖1三線擺實驗裝置示意圖圖2三線擺原理圖圖1是三線擺實驗裝置示意圖。三線擺是由上、下兩個勻質圓盤，用三條等長的擺線（擺線為不易拉伸的細線）連接而成。上、下圓盤的系線點構成等邊三角形，下盤處于懸掛狀態(tài)，并可繞OO‘圖1三線擺實驗裝置示意圖圖2三線擺原理圖設下圓盤質量為，當它繞OO＇扭轉的最大角位移為時，圓盤的中心位置升高，這時圓盤的動能全部轉變?yōu)橹亓菽?，有：（為重力加速度）當下盤重新回到平衡位置時，重心降到最低點，這時最大角速度為，重力勢能被全部轉變?yōu)閯幽埽校菏街惺窍聢A盤對于通過其重心且垂直于盤面的OO‘軸的轉動慣量。如果忽略摩擦力，根據機械能守恒定律可得：（1）設懸線長度為，下圓盤懸線距圓心為R0，當下圓盤轉過一角度時，從上圓盤B點作下圓盤垂線，與升高h前、后下圓盤分別交于C和C1，如圖2所示，則：因為所以在扭轉角很小，擺長很長時，sin，而BC+BC12H，其中H=式中H為上下兩盤之間的垂直距離,則（2）由于下盤的扭轉角度很?。ㄒ话阍?度以內），擺動可看作是簡諧振動。則圓盤的角位移與時間的關系是式中，

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