篇一 :扭摆法测转动惯量研究性实验报告

第一作者:孟勤超 10031123
第二作者:郭  瑾 10031126 
第三作者:张金凯 10031108
研究性报告————扭摆法测转动惯量 

目录

摘要... 2

一、  实验目的... 2

二、实验原理... 2

1.基本原理... 2

2.间接比较测量法,确定扭转常数K. 2

3.验证平行轴定理... 3

4.光电转换测量周期... 3

三、  实验仪器... 3

四、  实验步骤... 3

1.调整测量系统... 3

2.测量数据... 4

五、注意事项... 4

六、数据记录与处理... 4

1.原始数据记录... 4

2.数据处理... 5

七、讨论... 8

1.误差分析... 8

2.总结... 8

实验名称:扭摆法测转动惯量

摘要

转动惯量是刚体转动惯性大小的量度,是表征刚体特性的一个物理量。转动惯量的测量,一般都是使刚体以一定的形式运动。通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量之间的关系,进行转换测量。本实验使物体作扭转摆动,由摆动周期及其它参数的测定算出物体的转动惯量。

一、实验目的

1.熟悉扭摆的构造、使用方法和转动惯量测量仪的使用;

2.利用扭摆法测量不同形状物体的转动惯量和扭摆弹簧的扭摆常数;

3.验证转动惯量的平行轴定理;

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篇二 :扭摆法测定物体转动惯量

 《扭摆法测定物体转动惯量》实验报告

一、实验目的

1. 熟悉扭摆的构造、使用方法和转动惯量测试仪的使用;

2. 利用塑料圆柱体和扭摆测定不同形状物体的转动惯量I和扭摆弹簧的扭摆常数K;

3. 验证转动惯量平行轴定理。

二、实验原理

1. 不规则物体的转动惯量

测量载物盘的摆动周期T0,得到它的转动惯量:

塑料圆柱体放在载物盘上测出摆动周期T1,得到总的转动惯量:

塑料圆柱体的转动惯量为

即可得到K,再将K代回第一式和第三式可以得到载物盘的转动惯量为

只需测得其它的摆动周期,即可算出该物体绕转动轴的转动惯量:

2. 转动惯量的平行轴定理

若质量为m的物体绕质心轴的转动惯量为Jc时,当转轴平行移动距离x 时,则此物体对新轴线的转动惯量:

3. 实验中用到的规则物体的转动惯量理论计算公式

圆柱体的转动惯量:

金属圆筒的转动惯量:

木球的转动惯量:

金属细杆的转动惯量:

三、实验步骤

1. 用游标卡尺、钢尺和高度尺分别测定各物体外形尺寸,用电子天平测出相应质量;

2. 根据扭摆上水泡调整扭摆的底座螺钉使顶面水平;

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篇三 :扭摆法测定物体转动惯量

《扭摆法测定物体转动惯量》实验报告

一、实验目的

1. 熟悉扭摆的构造、使用方法和转动惯量测试仪的使用;

2. 利用塑料圆柱体和扭摆测定不同形状物体的转动惯量I和扭摆弹簧的扭摆常数K;

3. 验证转动惯量平行轴定理。

二、实验原理

1. 不规则物体的转动惯量

测量载物盘的摆动周期T0,得到它的转动惯量:

塑料圆柱体放在载物盘上测出摆动周期T1,得到总的转动惯量:

塑料圆柱体的转动惯量为

即可得到K,再将K代回第一式和第三式可以得到载物盘的转动惯量为

只需测得其它的摆动周期,即可算出该物体绕转动轴的转动惯量:

2. 转动惯量的平行轴定理

若质量为m的物体绕质心轴的转动惯量为Jc时,当转轴平行移动距离x 时,则此物体对新轴线的转动惯量:

3. 实验中用到的规则物体的转动惯量理论计算公式

圆柱体的转动惯量:

金属圆筒的转动惯量:

木球的转动惯量:

金属细杆的转动惯量:

三、实验步骤

1. 用游标卡尺、钢尺和高度尺分别测定各物体外形尺寸,用电子天平测出相应质量;

2. 根据扭摆上水泡调整扭摆的底座螺钉使顶面水平;

3. 将金属载物盘卡紧在扭摆垂直轴上,调整挡光杆位置和测试仪光电接收探头中间小孔,测出其摆动周期T;

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篇四 :扭摆法测定物体的转动惯量

扭摆法测定物体的转动惯量实验指导书

1实验仪器

1.1扭摆、秒表、游标卡尺、天平;待测样品:圆柱体、球、金属杆和滑块。

2实验内容

2.1测定圆柱体的转动惯量I0:用游标卡尺测出小圆柱体的直径(重复6次),用天平称出质量(1次);用公式算出圆柱体的转动惯量。

2.2 测定载物盘空载时20个周期的时间t1(6次)。

2.3 测定圆柱体20个周期的时间t2(6次)

2.4 测出球体转动20个周期的时间t(6次),计算球的转动惯量I和它的不确定度。

2.5 (选做) 验证转动惯量平行轴定理。

2.5.1  装上金属细杆(金属细杆中心必须与转轴重合,螺丝要落在凹槽内),将滑块对称放置在细杆两边的凹槽内,此时滑块质心离转轴的距离X分别为5.00,10.00,15.00 ,20.00,25.00cm,分别测定不同距离下每10个周期的时间tX,验证转动惯量平行轴定理,用图示法处理数据 。    

3相关实验数据记录(范例)

 表1 测定球体转动惯量

表1中各项数据经肖维涅法则检查均无坏值

     表2 验证平行轴定理

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篇五 :实验二扭摆法测物体的转动惯量(BIPT 标准实验报告)

实验二  用扭摆法测定物体的转动惯量

(标准实验报告制作:BIPT 2013.3.8)

实验目的

1、  测定几种不同形状物体的转动惯量和弹簧的扭转常数,并与理论值进行比较。

2、 验证转动惯量平行轴定理。

仪器用具

扭摆、转动惯量测试仪、实心塑料圆柱体、空心金属圆筒、木球、金属杆、金属圆柱滑块。

实验原理

扭摆的结构如图2.1所示,将物体在水平面内转过一角度q 后,在弹簧的恢复力矩作用下,物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。

根据胡克定律,弹簧受扭转而产生的恢复力矩M与所转过的角度q 成正比,即          M= -Kq              (2.1)

根据转动定律:M=Jb  得

               (2.2)

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篇六 :实验扭摆法测定刚体的转动惯量实验报告

扭摆法测物体的转动惯量实验报告

一,实验目的

1,测定弹簧的扭转常数,

2,用扭摆测定几种不同形状物体的转动惯量,并与理论值进行比较,

3,验证转动惯量平行轴定理

二,实验仪器

扭摆,塑料圆柱体,金属空心圆筒,实心球体,金属细长杆(两个滑块可在上面自由移动),数字式定数计时器,数字式电子秤

三,实验原理

将物体在水平面内转过一角度后,在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。

根据虎克定律,弹簧受扭转而产生的恢复力矩与所转过的角度成正比,即 ,式中,为弹簧的扭转常数;

根据转动定律,,式中,为物体绕转轴的转动惯量,为角加速度,

由上式得  ,忽略轴承的磨擦阻力矩,得  

上述方程表示扭摆运动具有角简谐振动的特性,角加速度与角位移成正比,且方向相反。此方程的解为:式中,为谐振动的角振幅,为初相位角,为角速度,此谐振动的周期为                

综上,只要实验测得物体扭摆的摆动周期,并在中任何一个量已知时即可计算出另一个量。由公式(2-10-4)可得出

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篇七 :用扭摆法测定物体转动惯量

用扭摆法测定物体转动惯量

(一)教学基本要求

学会用扭摆法测量物体转动惯量的原理和方法。

了解转动惯量的平行轴定理,理解“对称法”验证平行轴定理的实验思想,学会验证平行轴定理的实验方法。

掌握定标测量思想方法。

学会转动惯量测试仪的使用方法。

学会测量时间的累积放大法。

掌握不确定度的估算方法。

(二)讲课提纲

1.实验简介

转动惯量是表征转动物体惯性大小的物理量,是研究、设计、控制转动物体运动规律的重要工程技术参数。如钟表摆轮、精密电表动圈的体形设计、枪炮的弹丸、电机的转子、机器零件、导弹和卫星的发射等,都不能忽视转动惯量的大小。因此测定物体的转动惯量具有重要的实际意义。刚体的转动惯量与刚体的质量分布、形状和转轴的位置都有关系。对于形状较简单的刚体,可以通过计算求出它绕定轴的转动惯量,但形状较复杂的刚体计算起来非常困难,通常采用实验方法来测定。

2.实验设计思想和实现方法

(1)基本原理

转动惯量的测量,基本实验方法是转换测量,使物体以一定的形式运动,通过表征这种运动特征的物理量与转动惯量的关系,进行转换测量。

文本框:  
扭摆的构造
1-垂直轴,2-蜗簧,3-水平仪
实验中采用扭摆法测量不同形状物体的转动惯量,就是使物体摆动,测量摆动周期,通过物体摆动周期T与转动惯量I的关系来测量转动惯量。

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篇八 :扭摆法测定物体的转动惯量实验报告

扭摆法测定物体的转动惯量

一、实验目的

1.测定扭摆的仪器常数(弹簧的扭转常数)K。

2.测定熟料圆柱体、金属圆筒、木球与金属细长杆的转动惯量。

3.验证转动惯量的平行轴定理。

二、实验器材

扭摆、转动惯量测试仪、金属圆筒、实心塑料圆柱体、木球、验证转动惯量平行轴定理用的金属细杆(杆上有两块可以自由移动的金属滑块)、游标卡尺、米尺

托盘天平。

三、实验原理

1.测量物体转动惯量的构思与原理

  将物体在水平面内转过以角度θ后,在弹簧的恢复力矩作用下物体就开始绕垂直轴作往返扭转运动。更具胡克定律,弹簧受扭转而产生的恢复力矩M与所转过的角度θ成正比,即

式中K为弹簧的扭转常数。

  若使I为物体绕转轴的转动惯量,β为角加速度,由转动定律可得

,忽略轴承的磨察阻力距,得

上式表示扭摆运动具有角简谐振动的特性,角加速度与角位移成正比,且方向相反。方程的解为

式中A为简谐振动的角振幅,为初相位角,为角速度。谐振动的周期为

由上式可知,只要通过实验测得物体扭摆的摆动周期,并在I和K中任何一个量已知时即可计算出另外一个量。

  本实验使用一个几何形状规则的小塑料圆柱,它的转动惯量可以根据质量和几何尺寸用理论公式直接计算得到,将其放在扭摆的金属载物盘上,通过测定其在扭摆仪上摆动时的周期,可算出仪器弹簧的K值。若要测定其他形状物体的转动惯量,只需将待测物体安放在同一扭摆仪顶部的各种夹具上,测定其摆动周期,即可算出该物体绕转动轴的转动惯量。

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