实验3-三线摆法测定物体的转动惯量.doc

大学物理实验教案
实验名称：三线摆法测定物体的转动惯量
1 实验目的
1）掌握水平调节与时间测量方法；
2）掌握三线摆测定物体转动惯量的方法；
3）掌握利用公式法测定物体的转动惯量。
2 实验仪器
三线摆装置 计数器 卡尺 米尺 水平器
3 实验原理
三线摆法测定物体的转动惯量
机械能守恒定律：
简谐振动：

通过平衡位置的瞬时角速度的大小为：；
所以有：
根据图1可以得到：
从图2可以看到：
根据余弦定律可得
所以有：
整理后可得：
；摆角很小时有： 所以：
整理得：；又因， 所以：
若其上放置圆环，并且使其转轴与悬盘中心重合，重新测出摆动周期为T1和H1则：
待测物的转动惯量为： I= I1-I0
公式法测定物体的转动惯量圆环的转动惯量为：
4 教学内容
三线摆法测定圆环绕中心轴的转动惯量
1)用卡尺分别测定三线摆上下盘悬挂点间的距离a、b（三个边各测一次再平均）；
2)调节三线摆底坐前两脚螺丝使上盘水平
3)调节三线摆悬线使悬盘到上盘之间的距离H大约50cm左右，并调节悬盘水平；
4)用米尺测定悬盘到上盘三线接点的距离H；
5)让悬盘静止后轻拨上盘使悬盘作小角度摆动（注意观察其摆幅是否小于10度，摆动是否稳定不摇晃。）；
6)用计数器测定50个摆动周期摆动的时间t；
7)把待测圆环置于悬盘上（圆环中心必须与悬盘中心重合）再测定悬盘到三线与上盘接点间的距离H1，重复步骤5、6。
2、公式法测定圆环绕中心轴的转动惯量
用卡尺分别测定圆环的内径和外径，根据表中圆环绕中心轴的转动惯量计算公式确定其转动惯量测定结果。（圆环质量见标称值）
5 实验教学组织及教学要求
1）检查学生的预****实验报告，同时给学生一定时间观察器材，并注意和以前学过的实验做比较。
2）讲解实验要点及注意事项，同时以提问的方式检查学生的预****情况，加深学生对实验原理和实验设计的理解。
3）随时注意学生的实验操作过程，及时指导解决实验中遇到的问题和困难。
4）检查每个学生的实验数据，记录实验情况。
6 实验教学的重点及难点
1）重点：
1）三线摆水平的调节（上盘、悬盘的水平调节）。
2）掌握利用三线摆仪器测量物体转动惯量的数据处理方法。
2）难点：
1）三线摆水平的调节（上盘、悬盘的水平调节）。
2）数据处理有几种方法。
7 实验中容易出现的问题
1）仪器没有调水平。
2）摆动周期的摆动时间偏大。
8 实验参考数据
表一 三线摆法
项目
1
2
3
4
5
6
平均值
a(cm)




b(cm)




H(cm)







t(s)