《三线摆测刚体的转动惯量.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《三线摆测刚体的转动惯量.pdf（20页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、三线摆法三线摆法测量刚体的测量刚体的转动惯量转动惯量 实验背景 有质量无形状 动力学 质点 动量定理与守恒律 角动量定理与守恒律 动能定理与机械能守恒律 质点系 平动 转动 刚体 实验原理 转动惯量刚体绕轴转动时惯性的量度 转动惯量 质量分布 或者形状 转轴 位置 角速 度 角加 速度 实验测量理论推导 实验验证 动力法 三线摆法 复摆法 扭摆法 形状规则 且匀质刚体 形状不规则 或非匀质刚体 匀质细圆环匀质细圆环匀质圆柱体匀质圆柱体匀匀质薄圆盘质薄圆盘 转轴通过环心 与环面垂直 转轴通过中心 与柱面垂直 转轴通过中心 与盘面垂直 2 Jmr 2 i i rmJ dmr 2 2 / 2Jmr
2、2 / 2Jmr 和转动状态无关 学科原理 实验原理 简谐运动方程 0 0 2 =sint T 0 22 =cos d t dtTT 0 0 0 2 = T 机械能守恒定律 2 00 1 2 Jmgh 2 0 00 22 0 2 m gh JT 5 22 0 0 1 sin 24 2 0 00 2 4 m gRr JT H 将质量为m的待测刚体放在下盘上，并使待测刚体的转 轴与OO轴重合 02 11 2 4 mm gRr JT H 待测刚体绕中心轴的转动惯量为：待测刚体绕中心轴的转动惯量为： 22 100100 2 () 4 gRr JJJmm Tm T H C m A d 2 AC JJmd
3、 平行轴定理 实验验证 2 0 0 2 (2)1 24 xx mm gRr JTI H 实验： xx m m 2Rx 22 1 2 xx Jm Rm x理论： 实验仪器 测量平台 三线摆 圆柱 待测物体 圆环 测量工具 质量 长度 游标卡尺米尺 周期 2 0 00 2 4 m gRr JT H 累积法测量周期 或：或： 实验内容 1、平台调节 水平调节周期测量 22 100100 2 () 4 gRr JJJmm Tm T H 下盘下盘下盘下盘+圆环圆环下盘下盘+两圆柱两圆柱 N个周 期所需 时间 （s） 111 222 333 444 555 平均平均平均 周期（s） T0T1T2 1、水平
4、调节2、周期测量3、长度测量 a r 22 100100 2 () 4 gRr JJJmm Tm T H 项目 次数 1 2 3 4 5 平均 22 100100 2 () 4 gRr JJJmm Tm T H 2 0 00 2 () 4 mm gRr JT H 上盘悬 孔间距 a（cm） 下盘悬 孔间距 b（cm） 上下圆 盘垂直 距离H 空载下圆盘的转动惯量：空载下圆盘的转动惯量： 圆环的转动惯量：圆环的转动惯量： 项目 次数 待测圆环 1 2 3 4 5 平均 计算圆环转动惯量理论值计算圆环转动惯量理论值: : 22 12 2 m JRR 外直径 2R1（cm） 内直径 2R2（cm）
5、与实验值进行与实验值进行比较，求比较，求 解相对误差解相对误差 项目 次数 1 2 3 4 5 平均 2 0 0 2 (2)1 24 xx mm gRr JTI H 实验： 22 1 2 xx Jm Rm x理论： 小圆柱 体直径 2Rx（cm） 两圆柱体 间距离2x 验证平行轴定理验证平行轴定理: : 比较比较 实验小结 1、学习了用三线摆测刚体转动惯量的原理。、学习了用三线摆测刚体转动惯量的原理。 2. 用用三线摆三线摆测量了圆环测量了圆环的转动惯量，并验证的转动惯量，并验证平行轴定理。平行轴定理。 2 0 00 2 4 m gRr JT H 22 100100 2 () 4 gRr JJJmm Tm T H 2 AC JJmd 实验拓展思考 走钢丝的杂技演员，表演走钢丝的杂技演员，表演 时为什么要拿一根时为什么要拿一根长棍长棍？ 方向盘质量为方向盘质量为 什么集中与外什么集中与外 圆周圆周？