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1、扭摆法测量物体转动惯量扭摆法测量物体转动惯量第1页，此课件共15页哦前言前言转转转转动动动动惯惯惯惯量量量量是是是是描描描描述述述述刚刚刚刚体体体体转转转转动动动动惯惯惯惯性性性性大大大大小小小小的的的的物物物物理理理理量量量量，是是是是研研研研究究究究和和和和描描描描述述述述刚体转动规律的一个重要物理量。刚体转动规律的一个重要物理量。刚体转动规律的一个重要物理量。刚体转动规律的一个重要物理量。它不仅取决于刚体的总质量，而且与刚体的形状、质量分布以它不仅取决于刚体的总质量，而且与刚体的形状、质量分布以它不仅取决于刚体的总质量，而且与刚体的形状、质量分布以它不仅取决于刚体的总质量，而且与刚体的形
2、状、质量分布以及转轴位置有关。及转轴位置有关。及转轴位置有关。及转轴位置有关。对于质量分布均匀、具有规则几何形状的刚体，可以通过数学方法计算对于质量分布均匀、具有规则几何形状的刚体，可以通过数学方法计算对于质量分布均匀、具有规则几何形状的刚体，可以通过数学方法计算对于质量分布均匀、具有规则几何形状的刚体，可以通过数学方法计算出它绕给定转动轴的转动惯量。出它绕给定转动轴的转动惯量。出它绕给定转动轴的转动惯量。出它绕给定转动轴的转动惯量。对于质量分布不均匀、没有规则几何形状的刚体，用数学方法计算其转动惯量是对于质量分布不均匀、没有规则几何形状的刚体，用数学方法计算其转动惯量是对于质量分布不均匀、没
3、有规则几何形状的刚体，用数学方法计算其转动惯量是对于质量分布不均匀、没有规则几何形状的刚体，用数学方法计算其转动惯量是相当困难的，通常要用实验的方法来测定其转动惯量。相当困难的，通常要用实验的方法来测定其转动惯量。相当困难的，通常要用实验的方法来测定其转动惯量。相当困难的，通常要用实验的方法来测定其转动惯量。第2页，此课件共15页哦常见规则刚体的转动惯量常见规则刚体的转动惯量第3页，此课件共15页哦实验目的实验目的1.1.用用用用扭扭扭扭摆摆摆摆测测测测定定定定几几几几种种种种不不不不同同同同形形形形状状状状物物物物体体体体的的的的转转转转动动动动惯惯惯惯量量量量和和和和弹弹弹弹簧簧簧簧的的的
4、的扭扭扭扭动动动动常数常数常数常数，并与，并与，并与，并与理论值理论值理论值理论值进行比较。进行比较。进行比较。进行比较。2.2.验证转动惯量验证转动惯量验证转动惯量验证转动惯量平行轴定理平行轴定理平行轴定理平行轴定理。第4页，此课件共15页哦仪器组成仪器组成仪器组成仪器组成仪器组成仪器组成部分待测物体部分待测物体部分待测物体部分待测物体第5页，此课件共15页哦仪器组成仪器组成放待测物体放待测物体垂直轴垂直轴螺旋弹簧螺旋弹簧底脚螺丝底脚螺丝支架底座支架底座金属托金属托盘盘第6页，此课件共15页哦仪器组成仪器组成智能转动惯量智能转动惯量测定仪测定仪光电门光电门第7页，此课件共15页哦实验原理实验
5、原理物体装在一螺旋弹簧上，当物体在水平面内转过物体装在一螺旋弹簧上，当物体在水平面内转过物体装在一螺旋弹簧上，当物体在水平面内转过物体装在一螺旋弹簧上，当物体在水平面内转过 角后弹簧角后弹簧角后弹簧角后弹簧产生恢复力矩产生恢复力矩产生恢复力矩产生恢复力矩 M M：在此力矩作用下物体转动，由转动定律在此力矩作用下物体转动，由转动定律在此力矩作用下物体转动，由转动定律在此力矩作用下物体转动，由转动定律根据简谐振动规律，振动周期满足根据简谐振动规律，振动周期满足根据简谐振动规律，振动周期满足根据简谐振动规律，振动周期满足第8页，此课件共15页哦可能性可能性可能性可能性如果已知如果已知如果已知如果已知
6、 KK，则测得周期，则测得周期，则测得周期，则测得周期 T T 就可以得转动惯量就可以得转动惯量就可以得转动惯量就可以得转动惯量 J J。问题问题问题问题不知道不知道不知道不知道 KK。空载时，还有托盘和支架，也有转动惯量。空载时，还有托盘和支架，也有转动惯量。空载时，还有托盘和支架，也有转动惯量。空载时，还有托盘和支架，也有转动惯量。办法办法办法办法空载时测量一次周期，加已知转动惯量的刚体再测一次周空载时测量一次周期，加已知转动惯量的刚体再测一次周空载时测量一次周期，加已知转动惯量的刚体再测一次周空载时测量一次周期，加已知转动惯量的刚体再测一次周期，这样就可以同时确定期，这样就可以同时确定期
7、，这样就可以同时确定期，这样就可以同时确定 KK 和托盘支架的转动惯量了。和托盘支架的转动惯量了。和托盘支架的转动惯量了。和托盘支架的转动惯量了。实验基本思想实验基本思想第9页，此课件共15页哦测定扭摆的扭转系数测定扭摆的扭转系数解方程组解方程组解方程组解方程组第10页，此课件共15页哦测量刚体转动惯量方案测量刚体转动惯量方案定标后的实测定标后的实测定标后的实测定标后的实测测总周期测总周期测总周期测总周期 T T总总总总计算计算计算计算 J J总总总总计算计算计算计算 J J待测体待测体待测体待测体无托盘时测量：无托盘时测量：无托盘时测量：无托盘时测量：第11页，此课件共15页哦注意事项注意事
8、项由于弹簧的扭转常数由于弹簧的扭转常数由于弹簧的扭转常数由于弹簧的扭转常数KK值不是固定常数，它与摆角略有关系，值不是固定常数，它与摆角略有关系，值不是固定常数，它与摆角略有关系，值不是固定常数，它与摆角略有关系，摆角在摆角在摆角在摆角在 左右时基本相同，在小角度时变小。左右时基本相同，在小角度时变小。左右时基本相同，在小角度时变小。左右时基本相同，在小角度时变小。为了降低实验时由于摆动角度变化过大带来的系统误差，在为了降低实验时由于摆动角度变化过大带来的系统误差，在为了降低实验时由于摆动角度变化过大带来的系统误差，在为了降低实验时由于摆动角度变化过大带来的系统误差，在测定各种物体的摆动周期时
9、，摆角不宜过小测定各种物体的摆动周期时，摆角不宜过小测定各种物体的摆动周期时，摆角不宜过小测定各种物体的摆动周期时，摆角不宜过小()，摆幅也，摆幅也，摆幅也，摆幅也不宜变化过大。不宜变化过大。不宜变化过大。不宜变化过大。光电探头宜放置在挡光杆的平衡位置处，拦光杆不能和它相光电探头宜放置在挡光杆的平衡位置处，拦光杆不能和它相光电探头宜放置在挡光杆的平衡位置处，拦光杆不能和它相光电探头宜放置在挡光杆的平衡位置处，拦光杆不能和它相接触，以免增大摩擦力矩。接触，以免增大摩擦力矩。接触，以免增大摩擦力矩。接触，以免增大摩擦力矩。机座应保持水平状态。机座应保持水平状态。机座应保持水平状态。机座应保持水平状
10、态。圆柱、圆筒放置时要放正不可斜放。圆柱、圆筒放置时要放正不可斜放。圆柱、圆筒放置时要放正不可斜放。圆柱、圆筒放置时要放正不可斜放。第12页，此课件共15页哦注意事项注意事项本本本本实实实实验验验验不不不不计计计计算算算算不不不不确确确确定定定定度度度度，只只只只计计计计算算算算理理理理论论论论值值值值与与与与实实实实测测测测值值值值之之之之间间间间的的的的百百百百分差。分差。分差。分差。相关仪器的使用相关仪器的使用相关仪器的使用相关仪器的使用请参考仪器使用请参考仪器使用请参考仪器使用请参考仪器使用说明书与讲义！说明书与讲义！说明书与讲义！说明书与讲义！第13页，此课件共15页哦数据处理提示数据处理提示参考表格参考表格参考表格参考表格1 1第14页，此课件共15页哦数据处理提示数据处理提示参考表格参考表格参考表格参考表格2 2第15页，此课件共15页哦