物体转动惯量的测量
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物体转动惯量的测量. 前言. 转动惯量是描述刚体转动惯性大小的物理量,是研究和描述刚体转动规律的一个重要物理量。 它不仅取决于刚体的总质量,而且与刚体的形状、质量分布以及转轴位置有关。 -- 对于质量分布均匀、具有规则几何形状的刚体,可以 通过数学方法计算出它绕给定转动轴的转动惯量。 -- 对于质量分布不均匀、没有规则几何形状的刚体,用数学方法计算其转动惯量是相当困难的,通常要用实验的方法来测定其转动惯量 。. 常见规则刚体的转动惯量. 实验目的. 1 、了解用扭摆测量弹簧扭转常数的方法; 2 、掌握形状规则几何体 ( 刚体 ) 转动惯量的测量方法;

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物体转动惯量的测量

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Presentation Transcript


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物体转动惯量的测量


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前言

  • 转动惯量是描述刚体转动惯性大小的物理量,是研究和描述刚体转动规律的一个重要物理量。

    • 它不仅取决于刚体的总质量,而且与刚体的形状、质量分布以及转轴位置有关。

      --对于质量分布均匀、具有规则几何形状的刚体,可以 通过数学方法计算出它绕给定转动轴的转动惯量。

      --对于质量分布不均匀、没有规则几何形状的刚体,用数学方法计算其转动惯量是相当困难的,通常要用实验的方法来测定其转动惯量。


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常见规则刚体的转动惯量


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实验目的

1、了解用扭摆测量弹簧扭转常数的方法;

2、掌握形状规则几何体(刚体)转动惯量的测量方法;

3、验证转动惯量平行轴定理。


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实验内容

  • 用游标卡尺测量实心塑料圆柱体的外径、空心金属圆筒的内外径。

  • 测定扭摆的扭转常数K。

  • 测定空心金属圆筒、实心球体与金属细长杆的转动惯量,并于理论计算值比较,求相对误差。

  • 改变滑块在金属细杆上的位置,验证转动惯量的平行轴定理。


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实验仪器

空心金属 圆柱体

光电探头

载物盘

实心球体

水平仪

周期测定仪

塑料圆柱体

挡光杆

游标卡尺

金属杆

滑块

夹具


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实验原理

弹簧恢复力矩:

转动定律:

得,

微分方程的解:

周期:


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K的测量

  • 设金属载物盘绕垂轴的转动惯量是 I0,

    测出其摆动周期为 T0,则

  • 待测物圆柱对其质心轴的转动惯量理论值为 I1,测出其与载物盘的复合体摆动周期为 T,则

  • 由前两式可得到


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平行轴定理


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待测刚体

塑料圆柱体、空心金属圆筒、实心球体和金属细杆、载物盘。

滑块质量为:239.7g

实心球体的质量为:1135.5g

金属细杆的质量为:133.3g


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仪器调水平

气泡居中


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游标卡尺使用

读数:15.90mm


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周期测定仪


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由于弹簧的扭转常数K值不是固定常数,它与摆动角度略有关系,实验中摆角在90º左右为宜。

光电探头宜放置在挡光杆的平衡位置处,挡光杆不能和它相接触,以免增大摩擦力矩。

机座应保持水平状态。

圆柱、圆筒放置时要放正不可斜放。

在安装待测物体时,其支架必须全部套入扭摆主轴,并将止动螺丝旋紧,否则扭摆不能正常工作。

注意事项


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