Inco 实验课题:三线摆测物体转动惯量
物理科学与技术学院 1 实验课题：三线摆测物体转动惯量
長大孝 物理学局故术学院 实验目的 1、了解三线摆原理,并会用该原理测量物体转动惯量; 2、掌握秒表、游标卡尺等测量工具的正确使用方法; 3、加深对刚体转动惯量概念的理解。 本次课的重点是要了解用三线摆测物体转动 惯量的实验原理以及学会对实验数据的正确处理 和误差分析。本次课的难点是掌握游标卡尺、秒 表等基本测量工具的正确使用方法。 2
物理科学与技术学院 2 1、了解三线摆原理，并会用该原理测量物体转动惯量； 2、掌握秒表、游标卡尺等测量工具的正确使用方法； 3、加深对刚体转动惯量概念的理解。 一 实验目的 本次课的重点是要了解用三线摆测物体转动 惯量的实验原理以及学会对实验数据的正确处理 和误差分析。本次课的难点是掌握游标卡尺、秒 表等基本测量工具的正确使用方法
長大孝 物理科学蜀 二实验仪器 ●三线摆仪 ●机械秒表 ●游标卡尺 ●钢直尺 ●水准仪 ●待测圆环
物理科学与技术学院 3 二 实验仪器 ⚫三线摆仪 ⚫机械秒表 ⚫游标卡尺 ⚫钢直尺 ⚫水准仪 ⚫待测圆环
長大孝 物理学局故术学院 三实验原理 B R 三线摆仪中的下圆盘在小角度摆动时为简谐振动, 其振动微分方程为 4
物理科学与技术学院 4 三 实验原理 三线摆仪中的下圆盘在小角度摆动时为简谐振动， 其振动微分方程为：
長大孝 物理学局故术学院 d 6 mogEr 6=0 则振动周期为:Tn=2zmn得下圆盘转动惯量 mogEr J- mo8RrT2 4nT-H 式中:m为下圆盘质量(从圆盘上读出) r、R为上、下圆盘线孔到盘心的距离 T为圆盘的摆动周期 H为上下圆盘之间的垂直距离
物理科学与技术学院 5 2 0 2 0 0 d m gRr dt HJ + = 则振动周期为： 0 0 0 2 HJ T m gRr = 得下圆盘转动惯量： 2 0 0 0 2 4 m gRrT J H = 式中： 为下圆盘质量（从圆盘上读出） 为上、下圆盘线孔到盘心的距离 为圆盘的摆动周期 为上下圆盘之间的垂直距离 m0 r R 、 T0 H
長大孝 物理学局故术学院 加圆环后若测得摆动周期为T,则圆环转动惯量: 4E2u2(mo+m)r2-m. 2 其中m为圆环的质量。 园盘和圆环对过中心轴转动惯量的理论值分别为 m r 2 J=m(R2+R2) 式中R、R1、R2分别为圆盘半径、圆环的内径和外径。 6
物理科学与技术学院 6 加圆环后若测得摆动周期为 T ，则圆环转动惯量： ( ) 2 2 2 2 0 0 0 4 gRr J m m T m T H = + − 其中 m 为圆环的质量。 圆盘和圆环对过中心轴转动惯量的理论值分别为： 2 0 0 0 1 2 J m R = 2 2 1 2 1 2 J m R R = + ( ) 式中R0 、R R 1 2 、 分别为圆盘半径、圆环的内径和外径
長大孝 物理科喾故术学院 五实验内容和实验步骤 、调节三线摆底座螺丝,使三线摆底座水平。 2、置水准仪于下圆盘中心,调节三悬线长度,使圆 盘水平。 3、使下圆盘静止,轻轻启动上盘,使下圆盘开始摆 动,要求摆角不超过5度(相当于摆线下端水平移动 范围不超过8mm)。 4、在悬线经过平衡位置的瞬间按下秒表。然后悬线 以相同方向每经过平衡位置一次,数一个周期,数 到50个周期时按停秒表,记下摆动50个周期的时间, 重复5次。 7
物理科学与技术学院 7 五 实验内容和实验步骤 1、调节三线摆底座螺丝，使三线摆底座水平。 2、置水准仪于下圆盘中心，调节三悬线长度，使圆 盘水平。 3、使下圆盘静止，轻轻启动上盘，使下圆盘开始摆 动，要求摆角不超过5度（相当于摆线下端水平移动 范围不超过8mm）。 4、在悬线经过平衡位置的瞬间按下秒表。然后悬线 以相同方向每经过平衡位置一次，数一个周期，数 到50个周期时按停秒表，记下摆动50个周期的时间， 重复5次
長大孝 物理学局故术学院 5、将圆环置于盘中,重复3、4步骤测出周期T。 6、用钢尺从五个不同位置测量上、下盘之间的垂 直距离H 7、用游标卡尺分别测量上、下盘线孔间距各5次。 8、用游标卡尺从不同方向测圆盘直径5次。 9、用游标卡尺从不同方向测圆环内外径个5次。 10、分别记下圆盘、圆环的给定质量m,m。 8
物理科学与技术学院 8 5、将圆环置于盘中，重复3、4步骤测出周期 。 6、用钢尺从五个不同位置测量上、下盘之间的垂 直距离 。 7、用游标卡尺分别测量上、下盘线孔间距各5次。 8、用游标卡尺从不同方向测圆盘直径5次。 9、用游标卡尺从不同方向测圆环内外径个5次。 10、分别记下圆盘、圆环的给定质量 、 。 T H m0 m
長大孝 物理学局故术学院 六实验注意事项 1、在测周期之前三线摆要做到“两平一静 2、要正确启动圆盘,使其小范围摆动,且在摆动 的同时不能出现晃动。 3、按秒表的那一下不能开始数周期,要等圆盘完 成一次周期运动才能数一个周期。 4、秒表的分针和秒针要配合读数,秒表的估读位 取0或者是5。 5、游标卡需要用刀口去测量;测量前要确定零 点读数;主标尺和游标刻度要配合读数;游标卡 尺没有估读位;测内径时要在读数值的基础上加 10mm。 9
物理科学与技术学院 9 六 实验注意事项 1、在测周期之前三线摆要做到“两平一静”。 2、要正确启动圆盘，使其小范围摆动，且在摆动 的同时不能出现晃动。 3、按秒表的那一下不能开始数周期，要等圆盘完 成一次周期运动才能数一个周期。 4、秒表的分针和秒针要配合读数，秒表的估读位 取0或者是5。 5、游标卡尺需要用刀口去测量；测量前要确定零 点读数；主标尺和游标刻度要配合读数；游标卡 尺没有估读位；测内径时要在读数值的基础上加 10mm