转动惯量 物理实验.doc

转动惯量_物理实验.doc转动惯量组合实验仪
转动惯量的测定，在涉及刚体转动的机电制造、航空、航天、航海、军工等工程技 术和科学研究中具有十分重要的。测定转动惯量常采用扭摆法或恒力矩转动法，本实验 采用恒力矩转动法测定转动惯量。
［实验目的］
1、 学****用恒力，因下落距离有限
3、 次数设定好之后，若按下“开始”键，即可进行周期及次数的测量、 （但受外力 作用的那个周期即第 2个周期不被计入）。此时“毫秒”显示数为周期的时间， “次数” 显示数为周期的次数。
4、 测量次数至设定数后，“次数”停止于设定数，“毫秒”显示数为零。按下“停止” 在按下“查询”键后，再按“增”键或“减”键，可查询各次测量到的数据。若在实验
中途按下“停止”键则实验停止，可用同样方法查询，获得已经测量到的数据。
5、 每次设定次数和开始测量之前，均要按“复位”键，使仪器处于初始状态。
若设定次数相同，在查询完数据，重复测量时，可按停止键回到次数设定状态，再 按“开始”，继续下一次测量，可避免设定的多次按键。
6、 若接有两个光电传感器，则在“通用”状态下，可测量遮光物体通过它们之间 距离的时间。
六、［实验内容及步骤］
1、 实验准备
在桌面上放置转动惯量组合实验仪， 并利用基座上的三颗调平螺钉，将仪器调平（用
水平仪）。将滑轮支架固定在实验台面边缘，调整滑轮高度及方位，使滑轮槽与选取的 绕线塔轮槽等高，且其方位相互垂直，如图 1所示。
通用电脑计时器上 2路光电门的开关应1路接通，另1路断开作备用。当用于本实 验时，毫秒计1个光电脉记数1次，1次测量记录大约4-5组数据（砝码下落距离有限）。
2、 测量并计算实验台的转动惯量 J1
（1）测量風
接通电脑计时器电源开关（或按“复位”键），在按“开始”进入设置状态，用“增”
“减”改变默认值；用手拨动载物台，使实验台有一初始转速并在摩擦阻力矩作用下作 匀减速运动；仪器开始测量光电脉冲次数 （正比于角位移 厶-）及相应的时间；显示 4-5
组测量数据后按“停止”键 （这时“次数”显示为 4, “毫秒”显示为 0）,时间停止
测量，在按“查询”状态，将查阅到的数据记入表 1中：（按“增” “减”键查询）
采用逐差法处理数据，将第 1和第3组，第2和第4组，分别组成2组，用（9）式 计算对应各组的Ei值，然后求其平均值作为H的测量值。
（2）测量田2
选择塔轮半径|R = 20mm及砝码质量10g、15g、20g、25g，将细线一端沿塔轮不 重叠的密绕于所选定半径的轮上，另一端通过滑轮扣连接砝码托上的挂钩或托盘上，用 于将载物台稳住；
按“复位”键，在按“开始”后仪器进入使计时器进入工作等待状态；
释放载物台，砝码重力产生的恒力矩使实验台产生匀加速转动；
电脑计时器记录4组数据后停止测量。按下“停止”，查询、记录数据于表 1中并 计算EL的测量值。由⑷式即可算出Ji的值。
3、 测量并计算实验台放上试样后的转动惯量 J2，计算试样的转动惯量 J3并与理论 值比较
将待测试样放上载物台并使试样几何中心轴与转轴中心重合，按与测量 J1同样的
方法可分别测量未加法码的角加速度 田3与加砝码后的角加速度 氐。由⑸式可计算J2， 由（6）式可计算试样的转惯量|j3。
已知圆盘、圆柱绕几何中心轴转动的转动惯量理论值为：
1 2 J0 mR （11）
2
圆环绕几何中心轴的转动惯量理论值为：
j「m（R 外 + r内） （12）
2
4、验证平行轴定理
将两圆柱体对称插入载物台上与中心距离为 d的圆孔中，测量并计算两圆柱体在此
位置的转动惯量。将测量值与由 （11）、（10）式所得的计算值比较，若一致即验证了平行
轴定理。
I圆环
七、数据记录表格与测量计算 （匀加速r塔轮=20 mm作为选做实验）
表1测量实验台的角加速度
匀减速
匀加速R塔轮二15 mm
m砝码=
10g
m砝码=
I5g
m砝码=20g
m砝码=
25g
k
1
2
平 均
k
1
2
1
2
平
均
1
2
平
均
1
2
平
均
T(s)
T(s)
平
k
3
4
k
3
4
均
3
4
3
4
3
4
T(s)
T(s)
匀加速
R塔轮=20 mm
m砝码=10g
m砝码=15g
m砝码=20g
m砝码=25g
k
1
2
1
2
1
2
1
2
T