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实验11 用三线摆测物体的转动惯量
［实验目的］
1．学会用三线摆测物体的转动惯量。
2．验证转动惯量的平行轴定理。
［实验仪器］
三线摆、FD-IM-II型计时计数毫秒仪、激光器、光电接收器、水准仪、待测圆
环、待测圆柱、游标
论值，以理论值J'为真值，估算实验的误差和相对误差。
0
二、 测定圆环对中心轴的转动惯量 J1
•用用游标卡尺测出圆环的内外几何直径2R和2R。将圆环放到悬盘上，并 ie
使二者的圆心重合。
•用计时计数毫秒仪测出悬盘和圆环这个系统20次全振动所需的时间，重复 3次，计算出t。
•由（11-2）式和（11-3 ）式计算圆环转动惯量的实验值J］根据J' = m-（R2 + R2）
1 1 2 i e
计算圆环转动惯量的理论值，以理论值j；为真值，估算误差和相对误差。
三、验证平行轴定理
•将两个圆柱体（三线摆的附件）对称地放在悬盘上，两圆柱体中心的连线 经过悬盘的圆心。用游标卡尺测出两圆柱体中心距离 2x 。这两个圆柱体是完全相 同的，均匀分布的质量都为m2 （由实验室给出）,直径都为2Rx （用游标卡尺测出）。
•用计时计数毫秒仪测出悬盘和和两个圆柱体这个系统20次全振动所需的时 间，重复3次，计算出T。
2
.由（11-5 ）式计算每个圆柱体此时转动惯量的实验值J2。由平行轴定理（11-4） 式计算此时圆柱体的理论值
J' = m x2 + m R2 (11-6)
2 2 2 2 x
以理论值j 2为真值，估算测量的误差和相对误差。
［数据表格］
表 11-1 用计时计数毫秒仪测得的数据
单位：S
全振动
20次所 需时间
悬 盘
悬盘与圆环
悬盘与两圆柱体
1

1

1

2

2

2

3

3

3

平均

平均

平均

周期
T
0

T
1

T
2

表 11-2 用游标卡尺和米尺测得的数据
单位： 10-2m
\项目 次数\
上圆盘悬 线接点间 足巨离a'
下悬盘悬 线接点间 足巨离a
圆环(用游标卡尺)
圆柱体 直径
2R
x
圆柱体之 间的距离
2x
内直径
2 R
夕卜直径
2 R
1


i




2






3






平均
a=
a =
R =
i
R =
e
R =
x
X =
上下两圆盘垂直距离H = x10-2m，悬盘质量m0 = -3 kg，悬盘半径 R0= -2 m，圆环m1 = -3 kg，圆柱体质量m^ = -3 kg，上圆 盘悬线接点