转动惯量(指导书).doc

转动惯量(指导书).doc实用文档
转动惯量指导书
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力学实验室
2016年3月
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转动惯量的测量
【预****思考】
1•转动惯量的定义式是什么？
•转动惯量的单位是什么？
.转动惯量与质量分布的关系？
4•了解o）T2 m°To2] （ i3）
4 H
在理论上，对于质量为 m，内、外直径分别为 d、D的均匀圆环，通过其中心垂直轴
i
线的转动惯量为 J m（d2 D2）。而对于质量为 mo、直径为Do的圆盘，相对于中心轴
8
i 2
的转动惯量为Jo moDo。
8
【拓展实验】
验证平行轴定理。
研究高度H与周期T的关系？
研究质量分布与周期 T的关系?
研究转动角度对周期的影响？
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研究不规则物体转动惯量的测量？
【思考题】
1 .扭转角a的大小对实验结果有无影响？若有影响，能否进行修正？
三线摆在摆动中受到空气阻尼，振幅越来越小，它的周期如何变化？请观察实验， 并说出理论根据。
加上待测物体后，三线摆的周期是否一定比空盘的周期大？为什么？
在本实验中，计算转动惯量公式中的 R,是否就是下圆盘的半径？它的值如何测 量？
当待测物体的转动惯量比下圆盘的转动惯量小得多时，为什么不适宜用三线摆测
量？
用三线摆测量刚体转动惯量时，为什么必须保持下盘水平？
在测量过程中，如果下盘出现晃动对周期的测量有影响么？如有影响， 应该如何避 免？
& 测量圆环的转动惯量时，若圆环的转轴与下盘转轴不重合， 对实验结果有何影响？
三线摆放上待测物后，其摆动周期是否一定比空盘的转动周期大？为什么？
三线摆经什么位置计时误差较小？为什么？
如何利用三线摆测定任意形状的物体绕某轴的转动惯量？
检验平行轴定理时，为什么要对称的放两个小圆柱体？只放置一个小圆柱体行不 行？
实验中误差来源有哪些？如何克服？
比较两种方法求J0的优劣？
15•在测量圆柱的转动惯量时，圆柱体上有一细丝，注意其作用。
【注意事项】
注意仪器的水平调节；
2 .注意霍尔开关的安装；
注意预置次数与周期的关系;
注意正确启动三线摆。
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【数据表格】
1 .周期地测定
表1周期与质量
测量项目
悬盘质量M 0
圆环质量Mr
预设次数
20
20
10个周
1
期的总
2
时间t
3
(s )
4
5
平均时间(s)
平均周期(s)
几何参数1 ( cm )
表2几何参数及其间距离
测量项目
D1
H
D内
D外
a
b
R並a
3
r叫
3
次
数
1
测
测
测
测
测
测
2
测
测
测
测
测
测
3
测
测
测
测
测
测
平均值
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【参考数据处理】
1 •计算各量的平均值，填入表中。
2•计算R、r的值，填入表2中。
3•计算d的值，填入表3中。
4 •悬盘空载时的转动惯量:
实验值:
M°gRr 2
T0
J 0 2
4 2H
10 2
3 2 2
10 10 10
10 2
4
2


2

3 2
10
理论值:
1
J0 M
8
2
0 D1
1
-
8
3 2 2
10 ( 10 )
3 2
10
绝对误差:
Jo
Jo
10
3 3
10

3 2
10
结果表示:
()
10 2
相对误差:
100%
3
0 03 10 3
10 3 100% %
10 3
圆环的转动惯量:
总转动惯量:
J1
M 0 M1 gRr
4 2H
3 2
( ) 10 10
2
4
10 2
山
10 2

10
3
圆环转动惯量:
3
10
3 3 2
10 10
理论值:
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10
绝对误差:
1